الفصل السادس. التلوث البيئي التكنولوجي

انبعاثات وآثار تكنوجينيك

تناول الفصل السابق بشكل أساسي فئتين عريضتين من التأثيرات البشرية: أ) تغيير المناظر الطبيعية وسلامة المجمعات الطبيعية ، و ب) سحب الموارد الطبيعية. هذا الفصل مخصص للتلوث التكنولوجي للغلاف البيئي والبيئة البشرية. التلوث التكنولوجي للبيئة هو العلاقة السببية السلبية الأكثر وضوحًا وسرعة المفعول في نظام المحيط البيئي: "الاقتصاد ، الإنتاج ، التكنولوجيا ، البيئة". يتسبب في جزء كبير من كثافة الطبيعة في الغلاف الجوي ويؤدي إلى تدهور النظم البيئية ، والتغيرات المناخية والجيوكيميائية العالمية ، وإلى هزيمة الناس. تهدف الجهود الرئيسية للإيكولوجيا التطبيقية إلى منع تلوث الطبيعة والبيئة البشرية.

أرز. 6.1 تصنيف التلوث البيئي التكنولوجي

تصنيف التأثيرات التكنولوجية ،الناجم عن التلوث البيئي ، ويشمل الفئات الرئيسية التالية:

1. خصائص المواد والطاقةالتأثيرات: العوامل والعوامل الميكانيكية والفيزيائية (الحرارية والكهرومغناطيسية والإشعاعية والصوتية) والكيميائية والبيولوجية ومجموعاتها المختلفة (الشكل 6.1). في معظم الحالات ، تكون هذه العوامل الانبعاثات(أي الانبعاثات - الانبعاثات ، والبواليع ، والإشعاع ، وما إلى ذلك) من مختلف المصادر التقنية.

2. الخصائص الكميةالتأثيرات: قوة ودرجة الخطر (شدة العوامل والتأثيرات ، الكتل ، التركيزات ، الخصائص مثل "الجرعة - التأثير" ، السمية ، القبول وفقاً للمعايير البيئية والصحية والصحية) ؛ المقاييس المكانية ، الانتشار (محلي ، إقليمي ، عالمي).

3. معلمات الوقت والاختلافات في التأثيرات حسب طبيعة التأثيرات:على المدى القصير والطويل ، المستمر وغير المستقر ، المباشر وغير المباشر ، مع آثار أثر واضحة أو خفية ، قابلة للعكس ولا رجعة فيها ، فعلية ومحتملة ؛ آثار العتبة.

4. فئات الأشياء المؤثرة:متلقون أحياء مختلفون (أي قادرون على الإدراك والتفاعل) - الناس والحيوانات والنباتات ؛ المكونات البيئية (بيئة المستوطنات والمباني ، المناظر الطبيعية ، سطح الأرض ، التربة ، المسطحات المائية ، الغلاف الجوي ، الفضاء القريب من الأرض) ؛ المنتجات والهياكل.

ضمن كل فئة من هذه الفئات ، يمكن ترتيب معين للأهمية البيئية للعوامل والخصائص والأشياء. بشكل عام ، من حيث طبيعة وحجم التأثيرات الفعلية ، الأكثر أهمية التلوث الكيميائي ،وأكبر تهديد محتمل يأتي من إشعاع.أما بالنسبة لأشياء التأثير ، ففي المقام الأول ، بالطبع ، هو الشخص. في الآونة الأخيرة ، ليس فقط نمو التلوث ، ولكن أيضًا تأثيره الكلي ، والذي غالبًا ما يتجاوز التجميع البسيط للعواقب من حيث التأثير النهائي ، يمثل خطرًا خاصًا.

من وجهة نظر بيئية ، فإن جميع منتجات المجال التكنولوجي التي لا تشارك في الدورة الحيوية هي ملوثات. حتى تلك الخاملة كيميائيًا ، لأنها تشغل مساحة وتصبح ثقل البيئة. كما تصبح منتجات الإنتاج ملوثات بمرور الوقت ، وتمثل "النفايات المترسبة". بمعنى أضيق ، الملوثات المادية - الملوثات(من تلوث خطي - تلوث) - يعتبرون النفايات والمنتجات التي يمكن أن يكون لها تأثير سلبي محدد إلى حد ما على جودة البيئة أو تؤثر بشكل مباشر على المتلقين. اعتمادًا على أي من الوسائط - الهواء أو الماء أو الأرض - ملوثة بمواد معينة ، فإنها تميز وفقًا لذلك الملوثات الهوائية والملوثات المائية والمواد الملوثة.

يشير التلوث البيئي إلى انتهاكات بيئية غير مقصودة ، وإن كانت واضحة ، ويسهل إدراكها. تأتي في المقدمة ليس فقط لأن الكثير منها مهم ، ولكن أيضًا لأنه من الصعب السيطرة عليها ومحفوفة بآثار غير متوقعة. بعضها ، على سبيل المثال ، انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن التكنولوجيا أو التلوث الحراري ، أمر لا مفر منه بشكل أساسي طالما أن طاقة الوقود موجودة.

القياس الكمي للتلوث العالمي.تم وصف حجم النفايات من التوازن العالمي للمواد البشرية المنشأ في الفصل السابق. تذكر أن الكتلة الإجمالية للنفايات البشرية الحديثة ومنتجات التكنوسفير تقارب 160 جيجا طن في السنة ، منها حوالي 10 جيجا طن تشكل كتلة من المنتجات ، أي. "انسحاب مؤجل".

في هذا الطريق، في المتوسط ، يتسبب شخص واحد من سكان الكوكب في حوالي 26 طنًا من جميع الانبعاثات البشرية المنشأ سنويًا.يتم توزيع 150 جيجا طن من النفايات تقريبًا على النحو التالي: 45 جيجا طن (30٪) تنبعث في الغلاف الجوي ، 15 جيجا طن (10٪) يتم تصريفها في المسطحات المائية ، 90 جيجا طن (60٪) تسقط على سطح الأرض.

إن أحجام الانبعاث هذه كبيرة جدًا لدرجة أنه حتى التركيزات الصغيرة من الشوائب السامة فيها يمكن أن تضيف كمية هائلة. وفقًا لآراء الخبراء المختلفة ، تتراوح الكتلة الإجمالية للملوثات التكنولوجية المنسوبة إلى فئات المخاطر المختلفة من 1J5 إلى 1/8 جيجا طن في السنة. أولئك. ما يقرب من 250-300 كجم لكل ساكن على وجه الأرض.هذا ما هو عليه الحد الأدنى من النقاطالتلوث الكيميائي العالمي.

كيماويات التكنوسفيروصلت الآن هذه المقاييس التي تؤثر بشكل كبير على المظهر الجيوكيميائي لكامل الغلاف البيئي. تجاوزت الكتلة الإجمالية للمنتجات المصنعة والنفايات النشطة كيميائيًا للصناعة الكيميائية العالمية بأكملها (جنبًا إلى جنب مع الصناعات ذات الصلة) 1.5 جيجا طن / سنة. يمكن أن تُعزى كل هذه الكمية تقريبًا إلى الملوثات. لكن النقطة لا تكمن فقط في الكتلة الكلية ، ولكن أيضًا في عدد وتنوع وسمية العديد من المواد المنتجة. يوجد أكثر من 10 7 مركبات كيميائية في التسمية الكيميائية العالمية ؛ كل عام يزداد عددهم بعدة آلاف. يتم إنتاج أكثر من 100 ألف مادة وعرضها في السوق بكميات كبيرة ، ويتم إنتاج حوالي 5 آلاف مادة على نطاق واسع. ومع ذلك ، فإن الغالبية العظمى من المواد المنتجة والمستخدمة لم يتم تقييمها من حيث سميتها وخطرها على البيئة.

مصادر الانبعاثات التكنولوجيةمقسمة إلى منظمة وغير منظمة وثابتة ومتحركة. منظمتم تجهيز المصادر بأجهزة خاصة لإخراج الانبعاث الاتجاهي (الأنابيب ، وأعمدة التهوية ، وقنوات التصريف والمزاريب ، وما إلى ذلك) ؛

انبعاثات من غير منظمالمصادر تعسفية. تختلف المصادر أيضًا في الخصائص الهندسية (النقطة ، الخط ، المساحي) وفي طريقة التشغيل - مستمر ، دوري ، طلقة.

العمليات والتقنيات.مصادر الجزء السائد من التلوث الكيميائي والحراري هي العمليات الحرارية الكيميائية في قطاع الطاقة -احتراق الوقود والعمليات والتسريبات الحرارية والكيميائية ذات الصلة. التفاعلات الرئيسية التي تحدد انبعاث ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والحرارة (س):

الفحم: C + O 2 ¾® CO 2 و

الهيدروكربونات: C n H m + (n + 0.25m) O 2 ¾® nCO 2 + (0.5m) H 2 O ،

حيث Q = 102.2 (ن + 0.25 م) + 44.4 (0.5 م) كيلوجول / مول.

ترتبط التفاعلات المصاحبة التي تحدد انبعاث الملوثات الأخرى بمحتوى الشوائب المختلفة في الوقود ، مع الأكسدة الحرارية لنيتروجين الهواء و ردود الفعل الثانوية ،يحدث بالفعل في البيئة. تصاحب كل هذه التفاعلات تشغيل محطات الطاقة الحرارية ، والأفران الصناعية ، ومحركات الاحتراق الداخلي ، والتوربينات الغازية والمحركات النفاثة ، وعمليات التعدين ، وحرق المواد الخام المعدنية. يتم تقديم أكبر مساهمة في تلوث البيئة المعتمد على الطاقة من خلال هندسة الطاقة الحرارية والنقل.

أرز. 6.2 تأثير محطة الطاقة الحرارية على البيئة

1 - مرجل 2 - أنبوب 3 - أنبوب البخار 4 - مولد كهربائي.

5 - محطة كهربائية فرعية. 6 - مكثف 7 - كمية الماء لتبريد المكثف ؛ 8 - إمداد مياه الغلايات ؛ 9 - خط نقل الطاقة ؛

10 - مستهلكي الكهرباء ؛ 11- المسطح المائي

الصورة العامة لتأثير محطة الطاقة الحرارية (TPP) على البيئة موضحة في الشكل. 6.2 عندما يتم حرق الوقود ، يتم تحويل كتلته بالكامل إلى نفايات صلبة وسائلة وغازية. ترد بيانات عن انبعاثات ملوثات الهواء الرئيسية أثناء تشغيل محطات الطاقة الحرارية في الجدول. 6.1

الجدول 6.1

انبعاثات محددة في الغلاف الجوي أثناء تشغيل 1000 ميجاوات TPP تعمل على أنواع مختلفة من الوقود ، g / kW * ساعة

يعتمد نطاق القيم على جودة الوقود ونوع وحدات الاحتراق. محطة طاقة تعمل بالفحم بطاقة 1000 ميجاوات ، تخضع لمعادلة 80٪ من ثاني أكسيد الكبريت ، تصدر سنويًا 36 مليار متر مكعب من غازات العادم ، 5000 طن من SO 2 ، 10000 طن من أكسيد النيتروجين × 3000 طن من الغبار والدخان جزيئات ، 100 مليون م 3 من البخار ، 360 ألف طن من الغبار في الغلاف الجوي.طن من الرماد و 5 ملايين م 3 من مياه الصرف الصحي مع محتوى شوائب من 0.2 إلى 2 جم / لتر. في المتوسط ، ينبعث حوالي 150 كجم من الملوثات لكل 1 طن من الوقود القياسي في صناعة تدفئة الوقود والطاقة. في المجموع ، ينبعث سنويًا حوالي 700 مليون طن من الملوثات من مختلف فئات المخاطر من مصادر الحرارة والطاقة الثابتة في العالم ، بما في ذلك حوالي 400 مليون طن من ملوثات الهواء.

رقم محركات الاحتراق الداخلي(ICE) في العالم تجاوز المليار. حوالي 670 مليون منهم محركات سيارات. يشير المبلغ المتبقي إلى وسائط النقل الأخرى والآلات الزراعية والمعدات العسكرية والسيارات الصغيرة ومحركات الاحتراق الداخلي الثابتة. أكثر من 80٪ من الأسطول مكون من سيارات ركاب. من أصل 3.3 مليار طن من النفط المنتج حاليًا في العالم ، يستخدم ما يقرب من 1.5 مليار طن (45٪) في جميع وسائل النقل ، بما في ذلك 1.2 مليار طن بواسطة السيارات.

ضع في اعتبارك التمثيل الغذائي لسيارة ركاب "متوسطة" بمحرك مكربن مع استهلاك وقود في وضع القيادة المختلط 8 لترات (6 كجم) لكل 100 كيلومتر. مع التشغيل الأمثل للمحرك ، يترافق حرق 1 كجم من البنزين مع استهلاك 13.5 كجم من الهواء وانبعاث 14.5 كجم من النفايات. ويرد تكوينها في الجدول. 6.2 الانبعاثات المقابلة لمحرك الديزل أقل قليلاً. بشكل عام ، يتم تسجيل ما يصل إلى 200 مادة فردية في عادم السيارة الحديثة. الكتلة الإجمالية للملوثات - بمتوسط حوالي 270 جرامًا لكل 1 كجم من البنزين المحترق - تعطي ، من حيث الحجم الكلي للوقود الذي تستهلكه سيارات الركاب في العالم ، حوالي 340 مليون طن.حساب مماثل لجميع وسائل النقل البري ( بالإضافة إلى الشاحنات والحافلات) سيزيد هذا الرقم بما لا يقل عن 400 مليون طن. كما يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه في الممارسة الفعلية لتشغيل المركبات وانسكاب وتسربات الوقود والزيوت ، يتم تشكيل المعادن والمطاط والأسفلت الغبار والهباء الجوي الضار مهمان للغاية.

الجدول 6.2

تكوين غازات عادم السيارة ،٪ من حيث الحجم

العمليات المعدنيةعلى أساس استخلاص المعادن من الخامات ، حيث توجد بشكل أساسي في شكل أكاسيد أو كبريتيدات ، باستخدام تفاعلات حرارية وتحليلية. التفاعلات الكلية (المبسطة) الأكثر نموذجية:

(حديد) Fe 2 O 3 + 3C + O 2 . ¾®2Fe + CO + 2CO 2 ؛

(نحاس) Cu 2 S + O 2 ® 2Cu + SO 2 ؛

(الألومنيوم ، التحليل الكهربائي) Al 2 O 3 + 2O ¾® 2A1 + CO + CO 2.

سلسلة العمليات في علم المعادن الحديديةيشمل إنتاج الكريات والتكتلات ، وفحم الكوك الكيميائي ، وأفران الصهر ، وصناعة الفولاذ ، والدرفلة ، والسبائك الحديدية ، والمسبك والتقنيات المساعدة الأخرى. جميع المراحل المعدنية مصحوبة بتلوث بيئي شديد (الجدول 6.3). في إنتاج فحم الكوك ، يتم إطلاق الهيدروكربونات العطرية والفينولات والأمونيا والسيانيد وعدد من المواد الأخرى بالإضافة إلى ذلك. علم المعادن الحديدية يستهلك كميات كبيرة من الماء. على الرغم من تلبية 80-90 ٪ من الاحتياجات الصناعية من خلال أنظمة توزيع المياه ، فإن تناول المياه العذبة وتصريف النفايات السائلة الملوثة يصلان إلى كميات كبيرة جدًا ، على التوالي ، حوالي 25-30 م 3 و 10-15 م 3 لكل 1 طن من منتجات الدورة الكاملة. كميات كبيرة من المواد الصلبة العالقة ، والكبريتات ، والكلوريدات ، ومركبات المعادن الثقيلة تدخل المسطحات المائية مع الجريان السطحي.

الجدول 6.3

انبعاثات الغازات (قبل المعالجة) من المراحل الرئيسية لاستخراج المعادن الحديدية (بدون إنتاج فحم الكوك) ، بالكيلو جرام / طن من المنتج المقابل

* كجم / م سطح معدني

علم المعادن غير الحديدية ،على الرغم من تدفقات المواد الأصغر نسبيًا للإنتاج ، إلا أنها ليست أدنى من المعادن الحديدية من حيث السمية الكلية للانبعاثات. بالإضافة إلى كمية كبيرة من النفايات الصلبة والسائلة التي تحتوي على ملوثات خطرة مثل الرصاص والزئبق والفاناديوم والنحاس والكروم والكادميوم والثاليوم وما إلى ذلك ، تنبعث أيضًا العديد من ملوثات الهواء. أثناء المعالجة المعدنية لخامات ومركزات الكبريتيد ، تتشكل كتلة كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت. لذلك ، فإن حوالي 95 ٪ من جميع انبعاثات الغازات الضارة من مصنع نوريلسك للتعدين والمعادن هي ثاني أكسيد الكبريت ، ودرجة استخدامها لا تتجاوز 8 ٪.

تحتوي تقنيات الصناعة الكيميائية بجميع فروعها (الكيمياء الأساسية غير العضوية ، كيمياء النفط والغاز ، كيمياء الأخشاب ، التخليق العضوي ، الكيمياء الدوائية ، الصناعة الميكروبيولوجية ، إلخ) على العديد من دورات المواد المفتوحة أساسًا. تتمثل المصادر الرئيسية للانبعاثات الضارة في عمليات إنتاج الأحماض والقلويات غير العضوية والمطاط الصناعي والأسمدة المعدنية ومبيدات الآفات والبلاستيك والأصباغ والمذيبات والمنظفات وتكسير الزيت. قائمة النفايات الصلبة والسائلة والغازية للصناعة الكيميائية ضخمة من حيث كتلة الملوثات وسميتها. في المجمع الكيميائي للاتحاد الروسي ، يتم إنتاج أكثر من 10 ملايين طن من النفايات الصناعية الخطرة سنويًا.

تشمل التقنيات المختلفة في الصناعات التحويلية ، بشكل أساسي في الهندسة الميكانيكية ، عددًا كبيرًا من العمليات الحرارية والكيميائية والميكانيكية المختلفة (المسبك ، والتزوير والضغط ، وإنتاج الآلات ، ولحام وقطع المعادن ، والتجميع ، والجلفنة ، ومعالجة الطلاء والورنيش ، إلخ. .). أنها تعطي كمية كبيرة من الانبعاثات الضارة التي تلوث البيئة. يتم أيضًا تقديم مساهمة كبيرة في التلوث البيئي الشامل من خلال العمليات المختلفة المصاحبة لاستخراج وإثراء المواد الخام المعدنية والبناء. يوضح الشكل مساهمة مختلف فروع الإنتاج الصناعي في تلوث البيئة. 6.3

الزراعة وحياة الناس من حيث نفاياتهم - بقايا وفضلات النباتات والحيوانات والبشر - ليست في الأساس مصادر للتلوث البيئي ، حيث يمكن إدراج هذه المنتجات في الدورة الحيوية. ولكن ، أولاً ، تتميز التقنيات الزراعية الحديثة والخدمات البلدية بتصريف مركّز لمعظم النفايات ، مما يؤدي إلى تجاوزات محلية كبيرة للتركيزات المسموح بها للمواد العضوية وظواهر مثل التخثث وتلوث المسطحات المائية. ثانيًا ، والأهم من ذلك ، أن الزراعة وحياة الإنسان وسطاء ومشاركين في تشتت وانتشار جزء كبير من التلوث الصناعي في شكل تدفقات الانبعاث الموزعة ، ومخلفات المنتجات البترولية ، والأسمدة ، والمبيدات الحشرية ، ومنتجات مختلفة مستخدمة ، والقمامة - من ورق التواليت إلى المزارع والمدن المهجورة.

بين جميع البيئات ، هناك تبادل مستمر لجزء من الملوثات: جزء كبير من الهباء الجوي ودخان الغاز وشوائب الغبار من الغلاف الجوي يسقط على سطح الأرض وفي المسطحات المائية ، ويتم غسل جزء من النفايات الصلبة من سطح الأرض المسطحات المائية أو المشتتة بواسطة التيارات الهوائية. يؤثر التلوث البيئي على الإنسان بشكل مباشر أو من خلال رابط بيولوجي (الشكل 6.4). في التدفقات التكنولوجية للملوثات ، تحتل وسائط النقل مكانًا رئيسيًا - الهواء والماء.

أرز. 6.3 المساهمة النسبية للصناعات الروسية في تلوث البيئة ،٪ (1996)

أ - انبعاثات الملوثات في الغلاف الجوي ؛

ب- تصريف المياه العادمة الملوثة

أرز. 6.4 مخطط آثار التلوث البيئي

تلوث الهواء

تكوين وكمية وخطر ملوثات الهواء.من بين 52 جيجا طن من الانبعاثات العالمية البشرية المنشأ في الغلاف الجوي ، أكثر من 90٪ من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء ، والتي لا تُصنف عادةً على أنها ملوثات (تتم مناقشة الدور الخاص لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون أدناه). تشمل الانبعاثات التكنولوجية في الهواء عشرات الآلاف من المواد الفردية. ومع ذلك ، فإن الملوثات الأكثر شيوعًا "متعددة الأطنان" قليلة نسبيًا من حيث العدد. هذه هي جزيئات صلبة مختلفة (الغبار والدخان والسخام) وأول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكبريت (SO 2) وأكاسيد النيتروجين (NO و NO 2) ومختلف الهيدروكربونات المتطايرة (CH x) ومركبات الفوسفور وكبريتيد الهيدروجين (H 2 S) ، الأمونيا (NH 3) ، الكلور (C1) ، فلوريد الهيدروجين (HF). يتم عرض كميات المجموعات الخمس الأولى من المواد من هذه القائمة ، والتي تم قياسها بعشرات الملايين من الأطنان والمنبعثة في الهواء حول العالم وروسيا ، في الجدول. 6.4 إلى جانب المواد الأخرى غير المدرجة في الجدول ، تبلغ الكتلة الإجمالية للانبعاثات من جميع المصادر المنظمة التي يمكن قياس انبعاثاتها حوالي 800 مليون طن ، ولا تشمل هذه الكميات تلوث الهواء الناجم عن تعرية الرياح وحرائق الغابات والانفجارات البركانية. هذا أيضًا لا يشمل ذلك الجزء من المواد الضارة الذي يتم التقاطه بوسائل مختلفة لتنظيف غازات العادم.

يقتصر أكبر تلوث للغلاف الجوي على المناطق الصناعية. تحدث حوالي 90٪ من الانبعاثات في 10٪ من مساحة اليابسة وتتركز بشكل رئيسي في أمريكا الشمالية وأوروبا وشرق آسيا. يعتبر حوض الهواء في المدن الصناعية الكبرى ملوثًا بشكل خاص ، حيث تتسبب الحرارة التكنولوجية وتدفق ملوثات الهواء ، خاصة في ظل الظروف الجوية المعاكسة (ارتفاع الضغط الجوي والانعكاسات الحرارية) ، في تكوين قباب وظواهر الغبار. مقطع لفظي -مخاليط سامة من الضباب والدخان والمواد الهيدروكربونية والأكاسيد الضارة. مثل هذه المواقف مصحوبة بتجاوزات شديدة في MPC للعديد من ملوثات الهواء.

الجدول 6.4

الانبعاثات في الغلاف الجوي من الملوثات الخمسة الرئيسية في العالم وفي روسيا (مليون طن)

وفقًا لسجلات الدولة ، إجمالي انبعاثات الملوثات على أراضي الاتحاد الروسي للفترة 1991-1996. انخفض بنسبة 36.3٪ نتيجة لانخفاض الإنتاج. لكن معدل الانخفاض في الانبعاثات أقل من معدل الانخفاض في الإنتاج ، ولكل وحدة من الناتج القومي الإجمالي ، تظل الانبعاثات في الغلاف الجوي عند نفس المستوى.

أكثر من 200 مدينة في روسيا ، يبلغ عدد سكانها 65 مليون نسمة ، تتجاوز باستمرار MPC للمواد السامة. يواجه سكان 70 مدينة بشكل منهجي تجاوز MPC بمقدار 10 مرات أو أكثر. من بينها مدن مثل موسكو ، سانت بطرسبرغ ، سامارا ، يكاترينبورغ ، تشيليابينسك ، نوفوسيبيرسك ، أومسك ، كيميروفو ، خاباروفسك. في هذه المدن ، تقع المساهمة الرئيسية في إجمالي كمية انبعاثات المواد الضارة على حصة المركبات ، على سبيل المثال ، في موسكو تبلغ 88 ٪ ، في سانت بطرسبرغ - 71 ٪. من حيث إجمالي انبعاثات الملوثات في الغلاف الجوي ، فإن منطقة الأورال الاقتصادية هي الرائدة. إلى جانب ذلك ، فإن روسيا ككل ليست المورد الرئيسي للانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي ، لأن تدفق ملوثات الهواء لكل فرد ولكل وحدة مساحة في البلاد أقل بكثير مما هو عليه في الولايات المتحدة وأوروبا الغربية. لكنها أعلى بشكل ملحوظ لكل وحدة من الناتج القومي الإجمالي. ويشهد هذا على كثافة الموارد العالية للإنتاج والتقنيات القديمة والاستخدام غير الكافي لعوامل تنظيف الانبعاثات. من بين 25 ألف شركة روسية تلوث الغلاف الجوي ، هناك 38٪ فقط مجهزة بمحطات تنظيف الغبار والغاز ، منها 20٪ لا تعمل أو تعمل بشكل غير فعال. هذا هو أحد أسباب زيادة انبعاثات بعض الملوثات الصغيرة ولكنها سامة - الهيدروكربونات والمعادن الثقيلة.

تحتل روسيا موقعًا جغرافيًا غير ملائم فيما يتعلق بنقل ملوثات الهواء عبر الحدود. بسبب هيمنة الرياح الغربية ، تأتي نسبة كبيرة من تلوث الهواء في الأراضي الأوروبية لروسيا (ETR) من النقل الجوي من دول أوروبا الغربية والوسطى والدول المجاورة. يتم توفير حوالي 50 ٪ من المركبات الأجنبية من أكاسيد الكبريت والنيتروجين إلى ETR من قبل أوكرانيا وبولندا وألمانيا ودول أوروبية أخرى.

بالنسبة تقييم متكامل لحالة الحوض الجويتطبيق مؤشر تلوث الهواء الكلي:

(6.1)

حيث q i هو متوسط التركيز السنوي في الهواء للمواد i-ro ؛

A i - مؤشر الخطر i-ro للمادة ، MPC معكوس لهذه المادة: A i = 1 / MPC i ؛

C i - المعامل الذي يعتمد على فئة الخطر للمادة: C i يساوي 1.5 ؛ 1.3 ؛ 1.0 و 0.85 ، على التوالي ، لفئات الخطر 1 و 2 و 3 و 4 (ترد معلومات موجزة عن MPC وفئات الخطر لملوثات الهواء الرئيسية في الملحق PP).

أنا m هو مؤشر مبسط وعادة ما يتم حسابه من أجل ر = 5- أهم تراكيز المواد التي تحدد إجمالي تلوث الهواء. تشتمل هذه الخمسة في الغالب على مواد مثل البنزوبيرين والفورمالديهايد والفينول والأمونيا وثاني أكسيد النيتروجين وثاني كبريتيد الكربون والغبار. يختلف الفهرس I m من كسور من 1 إلى 15-20 - مستويات شديدة الخطورة من التلوث. في عام 1996 ، تضمنت قائمة المدن ذات أعلى مستوى من تلوث الهواء (Im> 14) 44 مدينة في روسيا.

الغلاف الجوي للأرض لديه القدرة على تنقية نفسه من الملوثات ، وذلك بفضل العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تحدث فيه. ومع ذلك ، فإن قوة مصادر التلوث التكنولوجية قد ازدادت بشكل كبير لدرجة أنه في الطبقة السفلى من طبقة التروبوسفير ، إلى جانب الزيادة المحلية في تركيز بعض الغازات والهباء الجوي ، تحدث تغيرات عالمية. يغزو الإنسان دورة المواد التي توازنها الكائنات الحية ، مما يزيد بشكل حاد من إطلاق المواد الضارة في الغلاف الجوي ، ولكن لا يضمن إزالتها. يتزايد تركيز عدد من المواد البشرية المنشأ في الغلاف الجوي (ثاني أكسيد الكربون ، والميثان ، وأكاسيد النيتروجين ، وما إلى ذلك) بسرعة. هذا يدل على ذلك تقترب احتمالية استيعاب الكائنات الحية من الاستنفاد.

أكاسيد الكبريت والنيتروجين تكنوجينيك في الغلاف الجوي. ترسيب حمضي.وفقًا لعدد من المؤشرات ، في المقام الأول من حيث الكتلة وانتشار الآثار الضارة ، فإن ملوث الهواء الأول هو ثاني أكسيد الكبريت.يتشكل أثناء أكسدة الكبريت الموجود في الوقود أو في تكوين خامات الكبريتيد. بسبب الزيادة في قدرة العمليات ذات درجات الحرارة العالية ، وتحويل العديد من محطات الطاقة الحرارية إلى غاز ونمو أسطول السيارات ، تتزايد الانبعاثات أكاسيد النيتروجين،تشكلت أثناء أكسدة النيتروجين في الغلاف الجوي. يؤدي دخول كميات كبيرة من SO 2 وأكاسيد النيتروجين إلى الغلاف الجوي إلى انخفاض ملحوظ في الرقم الهيدروجيني للترسيب. هذا بسبب التفاعلات الثانوية في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تكوين أحماض قوية - الكبريتيك والنيتريك. تتضمن هذه التفاعلات الأكسجين وبخار الماء ، بالإضافة إلى جزيئات الغبار ذات التقنية المولدة كمحفزات:

2SO 2 + O 2 + 2H 2 O ¾® 2H 2 SO 4 ؛

4NO 2 + 2H 2 O + O 2 ¾®4HNO 3.

يظهر عدد من المنتجات الوسيطة لهذه التفاعلات أيضًا في الغلاف الجوي. يؤدي انحلال الأحماض في الرطوبة الجوية إلى هطول الأمطار "أمطار حمضية".تنخفض قيمة الأس الهيدروجيني للهطول في بعض الحالات بمقدار 2 - 2.5 وحدة ، أي بدلاً من المعدل الطبيعي 5.6 - 5.7 إلى 3.2 - 3.7. يجب أن نتذكر أن الرقم الهيدروجيني هو اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدروجين ، وبالتالي فإن الماء مع pH = 3.7 هو "حمضي" مائة مرة من الماء مع pH = 5.7. في المناطق الصناعية وفي مناطق الإدخال الجوي لأكاسيد الكبريت والنيتروجين ، يتراوح الرقم الهيدروجيني لمياه الأمطار من 3 إلى 5. يعتبر ترسيب الأحماض خطيرًا بشكل خاص في المناطق ذات التربة الحمضية وانخفاض التخزين المؤقت للمياه الطبيعية. في أمريكا وأوراسيا ، هذه مناطق شاسعة شمال خط عرض 55 درجة شمالاً. حمض التكنوجينيك ، بالإضافة إلى تأثيره السلبي المباشر على النباتات والحيوانات والنباتات الدقيقة ، يزيد من حركة وترشيح كاتيونات التربة ، ويزيل ثاني أكسيد الكربون من الكربونات والمواد العضوية في التربة ، ويحمض مياه الأنهار والبحيرات. هذا يؤدي إلى تغييرات معاكسة في النظم الإيكولوجية المائية. لطالما شعرت المجمعات الطبيعية في جنوب كندا وشمال أوروبا بآثار الترسيب الحمضي.

في مناطق واسعة ، لوحظ تدهور الغابات الصنوبرية ، وحيوانات الخزانات تزداد فقرًا. في السبعينيات ، بدأ سمك السلمون والسلمون المرقط في الموت في أنهار وبحيرات اسكتلندا والدول الاسكندنافية. تحدث ظواهر مماثلة في روسيا ، لا سيما في الشمال الغربي ، وفي جبال الأورال وفي منطقة نوريلسك ، حيث أصبحت مساحات شاسعة من التايغا وغابات التندرا شبه خالية من الحياة بسبب انبعاثات الكبريت من مصنع نوريلسك.

تدمير طبقة الأوزون.في السبعينيات ، كانت هناك تقارير عن انخفاضات إقليمية في الأوزون في الستراتوسفير. نابض موسميا ثقب الأوزونفوق القارة القطبية الجنوبية بمساحة تزيد عن 10 ملايين كيلومتر مربع ، حيث انخفض محتوى O2 بنسبة 50٪ تقريبًا في الثمانينيات. في وقت لاحق ، بدأ ملاحظة "ثقوب الأوزون المتجولة" ، على الرغم من صغر حجمها وليس مع مثل هذا الانخفاض الكبير ، في الشتاء في نصف الكرة الشمالي ، في مناطق الأعاصير المستمرة - فوق جرينلاند ، وشمال كندا ، وياكوتيا. يقدر متوسط معدل الانخفاض العالمي للفترة من 1980 إلى 1995 بنحو 0.5 - 0.7٪ في السنة.

نظرًا لأن ضعف شاشة الأوزون يمثل خطورة بالغة على الكائنات الحية الأرضية بأكملها وعلى صحة الإنسان ، فقد جذبت هذه البيانات انتباه العلماء ومن ثم المجتمع بأسره. تم طرح عدد من الفرضيات حول أسباب استنفاد طبقة الأوزون. يميل معظم الخبراء إلى تصديق ذلك أصل تكنوجينيكثقوب الأوزون. الفكرة الأكثر إثباتًا هي أن السبب الرئيسي هو دخول الطبقات العليا من الغلاف الجوي للكلور والفلور التكنولوجي ، بالإضافة إلى الذرات والجذور الأخرى القادرة على ربط الأكسجين الذري بشكل فعال للغاية ، وبالتالي التنافس مع التفاعل

O + O 2 ¾® O 3.

أرز. 6.5. الإنتاج العالمي من مركبات الكربون الكلورية فلورية

يتم إدخال الهالوجينات النشطة في الغلاف الجوي العلوي بواسطة المواد المتطايرة. مركبات الكربون الكلورية فلوريةالفريونات من نوع (CFC) (خليط فلوروكلوريد الميثان والإيثان ، على سبيل المثال ، الفريون 12 - ثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان ، CF 2 CI 2) ، والتي تتحلل تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة ، كونها خاملة وغير سامة في الظروف العادية في الستراتوسفير. تتحرر كل ذرة كلور من تدمير أو منع تكوين العديد من جزيئات الأوزون. تحتوي مركبات الكربون الكلورية فلورية على عدد من الخصائص المفيدة التي أدت إلى استخدامها على نطاق واسع في وحدات التبريد ، ومكيفات الهواء ، وعلب الأيروسول ، وطفايات الحريق ، وما إلى ذلك. منذ عام 1950 الإنتاج العالمي

أرز. 6.6. بيانات الاحتباس الحراري:

أ - الانحرافات عن متوسط قيمة درجة حرارة الهواء السطحي في القرن العشرين والتنبؤات ،

ب- الاتجاه العالمي لمتوسط درجات الحرارة في النصف الثاني من القرن

زادت مركبات الكربون الكلورية فلورية سنويًا بنسبة 7 - 10٪ (الشكل 6.5) وبلغت في الثمانينيات حوالي مليون طن ، وبعد ذلك تم اعتماد اتفاقيات دولية تلزم البلدان الأعضاء بتقليل استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية. في وقت مبكر من عام 1978 ، فرضت الولايات المتحدة حظرا على استخدام الهباء الجوي من مركبات الكربون الكلورية فلورية. لكن التوسع في التطبيقات الأخرى لمركبات الكربون الكلورية فلورية أدى مرة أخرى إلى زيادة إنتاجها العالمي. يرتبط انتقال الصناعة إلى تقنيات جديدة موفرة للأوزون بتكاليف مالية كبيرة. في العقود الأخيرة ، ظهرت طرق تقنية بحتة أخرى لجلب مدمرات الأوزون النشطة إلى طبقة الستراتوسفير: التفجيرات النووية في الغلاف الجوي ، وانبعاثات الطائرات الأسرع من الصوت ، وإطلاق الصواريخ والمركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام. ومع ذلك ، من الممكن أن يكون جزء من الضعف الملحوظ لشاشة الأوزون على الأرض غير مرتبط بالانبعاثات من صنع الإنسان ، ولكن بالتقلبات العلمانية في الخصائص الكيميائية الجوية للغلاف الجوي والتغيرات المناخية المستقلة.

تأثير الاحتباس الحراري وتغير المناخ.يرتبط التلوث التكنولوجي للغلاف الجوي إلى حد ما بتغير المناخ. نحن نتحدث ليس فقط عن الاعتماد الواضح تمامًا للمناخ المتوسط للمراكز الصناعية وضواحيها على تلوث الهواء الحراري والغبار والكيميائي ، ولكن أيضًا عن المناخ العالمي.

من نهاية القرن التاسع عشر حتى الآن ، هناك اتجاه لزيادة متوسط درجة حرارة الغلاف الجوي (الشكل 6.6) ؛ على مدى السنوات الخمسين الماضية ، ارتفعت بحوالي 0.7 درجة مئوية. هذا ليس صغيراً بأي حال من الأحوال ، بالنظر إلى أن الزيادة الإجمالية في الطاقة الداخلية للغلاف الجوي في هذه الحالة كبيرة جدًا - حوالي 3000 EJ. لا يرتبط بزيادة في ثابت الشمس ويعتمد فقط على خصائص الغلاف الجوي نفسه. العامل الرئيسي هو انخفاض الشفافية الطيفية للغلاف الجوي للإشعاع العائد طويل الموجة من سطح الأرض ، أي مكسب الاحتباس الحراري.يتم إنشاء تأثير الاحتباس الحراري عن طريق زيادة تركيز عدد من الغازات - ثاني أكسيد الكربون ، ثاني أكسيد الكربون ، الميثان ، أكاسيد النيتروجين ، مركبات الكربون الكلورية فلورية ، إلخ ، المسماة غازات الاحتباس الحراري.وفقًا للبيانات التي لخصتها مؤخرًا الهيئة الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ، هناك ارتباط إيجابي مرتفع نسبيًا بين تركيزات غازات الاحتباس الحراري والانحرافات في درجة حرارة الغلاف الجوي العالمية. حاليًا ، جزء كبير من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من صنع الإنسان. ديناميات متوسط تركيزاتهم على مدى 200 عام الماضية موضحة في الشكل. 6.7

اتجاهات الاحتباس الحراريتحظى بأهمية كبيرة. السؤال عما إذا كان سيحدث أم لا لم يعد يستحق ذلك. وفقًا لخبراء خدمة الأرصاد الجوية العالمية ، في المستوى الحالي لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، سيزداد متوسط درجة الحرارة العالمية في القرن المقبل بمعدل 0.25 درجة مئوية لكل 10 سنوات. يمكن أن يتراوح نموها بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين ، وفقًا لسيناريوهات مختلفة (اعتمادًا على اعتماد تدابير معينة) ، من 1.5 إلى 4 درجات مئوية. في خطوط العرض الشمالية والوسطى ، سيؤثر الاحترار أكثر من تأثيره عند خط الاستواء. يبدو أن مثل هذه الزيادة في درجة الحرارة لا ينبغي أن تسبب الكثير من القلق. علاوة على ذلك ، فإن الاحترار المحتمل في البلدان ذات المناخ البارد ، مثل روسيا ، يبدو مرغوبًا فيه تقريبًا. في الواقع ، يمكن أن تكون عواقب تغير المناخ كارثية. سيؤدي الاحترار العالمي إلى إعادة توزيع كبيرة لهطول الأمطار على هذا الكوكب. يمكن أن يرتفع مستوى المحيط العالمي بسبب ذوبان الجليد بحلول عام 2050 بمقدار 30 - 40 سم ، وبحلول نهاية القرن - من 60 إلى 100 سم ، وهذا سيخلق تهديدًا بفيضان مناطق ساحلية كبيرة.

أرز. 6.7 التغيرات في تركيزات غازات الاحتباس الحراري من بداية الثورة الصناعية حتى الوقت الحاضر

CFC-11 - الفريونات ، مركبات الكربون الكلورية فلورية

بالنسبة لأراضي روسيا ، يتميز الاتجاه العام لتغير المناخ بضعف الاحترار ، وهو متوسط درجة حرارة الهواء السنوية من 1891 إلى 1994 بنسبة 0.56 درجة مئوية. خلال فترة الملاحظات الآلية ، كانت السنوات الخمس عشرة الماضية هي الأكثر دفئًا ، واتضح أن عام 1999 كان الأكثر دفئًا.وفي العقود الثلاثة الماضية ، كان هناك اتجاه نحو انخفاض في هطول الأمطار ملحوظًا أيضًا. قد يكون تدمير التربة المتجمدة أحد العواقب المقلقة لتغير المناخ بالنسبة لروسيا. ستؤدي زيادة درجة الحرارة في منطقة التربة الصقيعية بمقدار 2-3 درجة إلى تغيير في خصائص تحمل التربة ، مما سيعرض للخطر الهياكل والاتصالات المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، ستبدأ احتياطيات ثاني أكسيد الكربون والميثان الموجودة في التربة الصقيعية من التربة المذابة في الدخول إلى الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تفاقم تأثير الاحتباس الحراري.

إلى جانب هذه التنبؤات ، هناك بعض الشكوك حول السبب التكنولوجي تمامًا لتغير المناخ. وهي تستند ، على وجه الخصوص ، إلى حقيقة أن التغير في درجة الحرارة العالمية خلال العصر الصناعي لا يزال لا يتجاوز نطاق تقلبات درجات الحرارة العلمانية الطبيعية في الماضي ، في حين أن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري قد تجاوزت بكثير التغيرات الطبيعية.

الفصل السادس. التلوث البيئي التكنولوجي

انبعاثات وآثار تكنوجينيك

أرز. 6.1 تصنيف التلوث البيئي التكنولوجي

تصنيف التأثيرات التكنولوجية ،الناجم عن التلوث البيئي ، ويشمل الفئات الرئيسية التالية:

الفحم: C + O 2 ¾® CO 2 و

الهيدروكربونات: C n H m + (n + 0.25m) O 2 ¾® nCO 2 + (0.5m) H 2 O ،

حيث Q = 102.2 (ن + 0.25 م) + 44.4 (0.5 م) كيلوجول / مول.

أرز. 6.2 تأثير محطة الطاقة الحرارية على البيئة

1 - مرجل 2 - أنبوب 3 - أنبوب البخار 4 - مولد كهربائي.

5 - محطة كهربائية فرعية. 6 - مكثف 7 - كمية الماء لتبريد المكثف ؛ 8 - إمداد مياه الغلايات ؛ 9 - خط نقل الطاقة ؛

10 - مستهلكي الكهرباء ؛ 11- المسطح المائي

الجدول 6.1

انبعاثات محددة في الغلاف الجوي أثناء تشغيل 1000 ميجاوات TPP تعمل على أنواع مختلفة من الوقود ، g / kW * ساعة

الجدول 6.2

تكوين غازات عادم السيارة ،٪ من حيث الحجم

(حديد) Fe 2 O 3 + 3C + O 2 . ¾®2Fe + CO + 2CO 2 ؛

(نحاس) Cu 2 S + O 2 ® 2Cu + SO 2 ؛

(الألومنيوم ، التحليل الكهربائي) Al 2 O 3 + 2O ¾® 2A1 + CO + CO 2.

الجدول 6.3

* كجم / م سطح معدني

أدى التقدم العلمي والتكنولوجي ، الذي تحدده العديد من العوامل الاجتماعية والاقتصادية والعلمية والتقنية وغيرها ، إلى زيادة كبيرة في استخدام الموارد الطبيعية. في الوقت نفسه ، زادت انبعاثات الملوثات أيضًا. في الوقت نفسه ، فإن الأخطر هو حقيقة أنه في عملية الإنتاج ، بدأ إنتاج مثل هذه المواد التي لم تنتجها الطبيعة نفسها من قبل. هذه الملوثات ، التي تدخل البيئة ، لا تتم معالجتها لسنوات عديدة بسبب الدورة الطبيعية ، وتتراكم في التربة والمياه والهواء وتشكل تهديدًا خطيرًا للنباتات والحيوانات ، بما في ذلك صحة الإنسان.

زاد العبء البيئي على البيئة بشكل حاد بشكل خاص خلال القرن الماضي. في القرن العشرين ، زاد عدد السكان من 1.5 إلى 6 مليارات نسمة. في الوقت نفسه ، كانت هناك زيادة كبيرة في استهلاك الموارد الطبيعية.

لذلك ، على سبيل المثال ، إذا كان ما يصل إلى 1900 يستخدم البشر ما يصل إلى 150 مليون دولار. طن وموارد طبيعية ، وبعد 70 عاما بلغت هذه القيمة 250 مليارا. طن ، وفي نهاية القرن العشرين تجاوز 450 مليارا. طن.

زاد إنتاج الكهرباء خلال القرن الماضي بأكثر من 1000 مرة ، وبما أن حوالي 80٪ من الكهرباء يتم توليدها في محطات الطاقة الحرارية ، فقد زاد أيضًا استخراج موارد الوقود وفقًا لذلك.

مع نمو الصناعة وعملية التحضر ، تضيع آلاف الكيلومترات المربعة سنويًا من الدورة الزراعية. في الوقت نفسه ، من الضروري الحصول على عوائد أعلى من المنتجات الزراعية من مناطق أصغر ، والتي لا يمكن إلا أن تؤدي إلى استنفاد خطير للأراضي الزراعية.

ما سبق قد أثر بشكل خطير على توازن المواد في الطبيعة لدرجة أنه في بعض المناطق يمكننا بالفعل التحدث بجدية عن كارثة بيئية. لذلك ، من أجل منع حدوث كارثة بيئية على نطاق عالمي ، يجب على البشرية ، إلى جانب استهلاك الموارد الطبيعية ، توجيه أقصى الجهود لحماية البيئة واستعادتها.

التلوث البيئي هو عملية فقدان غير مرغوب فيه للمواد الخام الطبيعية ، والطاقة ، والعمالة ، والأموال ، وتحويل المواد الخام والمعدات إلى نفايات مفقودة بشكل لا يمكن تعويضه ، وتشتت هذه المواد في المحيط الحيوي.

التلوث هو نتيجة للتدمير الذي لا رجعة فيه لكل من المكونات الفردية للنظام البيئي والمحيط الحيوي ككل.

نتيجة للتلوث ، هناك انخفاض في خصوبة التربة ، وانخفاض في إنتاجية المسطحات المائية ، وتدهور في الحالة الكيميائية لبيئة الهواء. إنه يؤثر بشكل كبير على الحالة الأخلاقية للإنسان وصحته.

لذلك فإن حماية البيئة من التلوث هي إحدى المهام الرئيسية في مشكلة الإدارة الرشيدة للطبيعة.

تشمل المصادر الرئيسية للتلوث الصناعي للبيئة النقل والمنشآت الصناعية ، ولكن ليس هناك دور صغير تلعبه محطات الطاقة والخدمات البلدية للمدن ، وإلى حد ما ، الزراعة.

النقل هو أكبر ملوث للبيئة. أثناء تشغيل المحرك ، تنبعث غازات العادم مباشرة في الغلاف الجوي.

مع هذه الغازات ، تدخل المركبات الضارة مثل أول أكسيد الكربون وأكاسيد وثاني أكسيد الكبريت والنيتروجين والهيدروكربونات الثقيلة والمعادن الثقيلة والسخام والغبار مع مستحلب الزيت إلى بيئة الهواء.

يسبب أول أكسيد الكربون بتركيز 200 مجم / م 3 أولى علامات التسمم. يصيب الجهاز العصبي مسبباً الاختناق.

يكون لثاني أكسيد الكبريت بتركيز 20-30 مجم / م 3 تأثير ملحوظ على الغشاء المخاطي للعين والجهاز التنفسي.

تشكل أكاسيد الكبريت التي تتلامس مع الماء حامض الكبريت الذي يسقط على الأرض في شكل مطر حمضي. إنه خطير على الغطاء النباتي ، وقبل كل شيء ، على الصنوبريات ، مما يؤدي بهم إلى الموت. تعمل أكاسيد الكبريت على تسريع تآكل المعادن.

تشكل أكاسيد وثاني أكسيد النيتروجين في الهواء الرطب حامض النيتريك الذي يتساقط على الأرض على شكل مطر ويؤثر على الغطاء الأرضي ويترسب في المنتجات الزراعية على شكل نترات. تعتبر مركبات أكاسيد النيتروجين مع الهيدروكربونات الثقيلة خطيرة بشكل خاص. يبدأ التسمم البشري بالسعال. يمكن أن تؤدي الأحماض الناتجة إلى الوذمة الرئوية.

الهيدروكربونات ، وقبل كل شيء ، المركبات الثقيلة ، مثل البنزوبيرين ، والمركبات السخامية والقطران ، لها خصائص مسرطنة ، تسبب السرطان.

تحتوي الهيدروكربونات الخفيفة على شكل بنزين وأبخرة وقود الديزل بجرعات صغيرة على خصائص مخدرة ، ولكن مع التعرض الطويل ، يشعر الشخص بصداع ودوار وإحساس مزعج في الحلق.

تؤثر مركبات الرصاص على محتوى الهيموجلوبين في الدم وتؤدي إلى أمراض الجهاز التنفسي والجهاز البولي.

الغبار الناعم مع أحجام الجسيمات من 0.1 إلى 1 مم يتغلغل بسهولة في الرئتين البشرية. تعتبر الضباب الزيتي والغبار من المصادر الصناعية من الخطورة بشكل خاص ، والتي يمكن أن تمتص مركبات الفلور والكلور والمواد الضارة الأخرى شديدة السمية.

أثناء التشغيل الفني وإصلاح المركبات ، تتلوث التربة نتيجة الجريان السطحي أو تصريف سوائل وزيوت العمل. هذه السوائل الضارة مع هطول الأمطار عند ذوبان الثلوج أو مع دخول مياه الري إلى الخزانات.

يدخل ما يصل إلى 10،000،000 طن من النفط ومنتجات النفط إلى محيطات العالم سنويًا ، وتمثل المؤسسات الصناعية والنقل ما يصل إلى 40 ٪ منها.

يؤدي وجود طبقة زيتية أو زيتية على أسطح الماء إلى إعاقة تبادل الغازات بين الهواء والماء ، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز الأكسجين في الماء ، وبالتالي تدهور حالة النباتات والحيوانات ، وموت الأسماك والطيور.

يحدث تلوث الطبيعة أيضًا من مؤسسات النقل وبشكل عام من البنية التحتية للنقل بأكملها. في مناطق محطات السكك الحديدية الكبيرة وأساطيل السيارات ، يتلوث سطح الأرض أيضًا بشوائب ميكانيكية مختلفة. وتشمل هذه المواد الرماد والخبث ومواد البناء والمعادن والبلاستيك وغبار ألياف الخشب. غالبًا ما تتناثر أراضي مرافق النقل بالنفايات المنزلية والنفايات الصناعية. قد تحتوي أيضًا على أخطر المواد والأضرار ، مثل الرصاص والكادميوم والزئبق. الأرض في منطقة محطات السكك الحديدية مشبعة بمختلف المبيدات الحشرية والكريوزوت والمنتجات النفطية ، مما يحول المناطق المجاورة للمحطات إلى مناطق كوارث بيئية.

دور المؤسسات الصناعية في مسألة تلوث المحيط الحيوي لا يقل أهمية ، ولكن على عكس النقل ، فإن المصادر الثابتة للمواد الضارة أسهل في التحكم.

يتطلب تشغيل أي مؤسسة صناعية باستمرار موارد طبيعية في شكل مواد أولية ووقود وكهرباء ومياه نظيفة وأكسجين.

نتيجة لعمليات الإنتاج ، إلى جانب المنتجات الرئيسية ، تتسبب الشركات في خسائر كبيرة في المواد ونفايات المواد الخام والمنتجات ، فضلاً عن مياه الصرف الملوثة وانبعاثات الهواء وملوثات الطاقة.

أكبر ملوثات البيئة الصناعية هي مؤسسات قطاع المعادن ، والكيمياء ، وتكرير النفط.

لذلك ، على وجه الخصوص ، عند ذوبان 1 طن من المعدن ، ينبعث ما يصل إلى 1000 متر مكعب من الغاز العلوي في الغلاف الجوي ، والذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وأبخرة الزيت و SiO2 و CaO و Al2O3 و MgO و FenOn و C.

يتم إطلاق نفس تركيبة الغازات الضارة تقريبًا أثناء اللحام بالقوس الكهربائي.

في ورش مصانع بناء الآلات ، ينبعث الغبار المحتوي على الهباء الجوي الحمضي والزيت ، وأكاسيد الكربون والكبريت ، والأمونيا ، وأبخرة سيانيد الهيدروجين. يصل تركيز الغبار في الهواء في بعض المناطق إلى 7 جم / م 3 من الهواء ، ويبلغ متوسط المحتوى الحمضي 2.5 جم / م 3.

بالنسبة لطن واحد من المنتجات ، يبلغ انبعاث الغبار 200 جم / طن ، بينما يمثل الغبار الناعم ما يصل إلى 80٪.

عند معالجة الأخشاب والبلاستيك والجرافيت وغيرها من المواد غير المعدنية ، من حيث آلة واحدة ، يتم إطلاق ما يصل إلى 1000 جرام من الغبار في الساعة في المتوسط.

في ورش اللحام ، من حيث 1 كجم من الأقطاب الكهربائية ، يتم تكوين ما يصل إلى 40 جم من الغبار ، و 2 جم من فلوريد الهيدروجين ، و 1.5 جم من أكاسيد C و N.

في ورش الدهان ، تدخل أبخرة المذيبات ورذاذ الطلاء إلى الهواء الداخلي ، حيث يصل تركيزها الإجمالي إلى 400 مجم / م 3.

نظرًا لحدوث انبعاثات للمواد الضارة في منطقة المؤسسة ، يتشكل تلوث بيئي كبير في المنطقة المجاورة.

يتم إنشاء مياه الصرف الصحي على أراضي الشركات ، والتي يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات:

مياه الصرف الصحي المنزلية التي تتولد أثناء تشغيل الحمامات والمقاصف والمراحيض والمغاسل في الشركات. يتم إرسال هذه المياه إلى محطات التنقية.

مياه الصرف الصحي السطحية ، والتي تتكون نتيجة انجراف المنطقة بفعل المطر وذوبان المياه ومياه الري. الشوائب الرئيسية فيه هي الجزيئات الصلبة من أي أصل ، والمنتجات البترولية ، والمركبات الكيميائية ، إلخ.

المياه الصناعية التي تستخدم في الدورات التكنولوجية.

بشكل عام ، بالنسبة للمؤسسات ، يبلغ حجم المياه المعالجة حوالي 10٪. لذلك ، تُمنح المؤسسات قيمة الحد الأقصى المسموح به لتصريف المركبات الضارة ويتم تحديد مدفوعات متزايدة لكل من التصريف الزائد للمياه الملوثة ولزيادة استخدام المياه النظيفة من نظام إمدادات المياه في المدينة.

تؤثر الانبعاثات في الغلاف الجوي وتصريف المياه الملوثة من المؤسسات الصناعية والنقل بشكل كبير على حالة المؤسسات المجاورة والطرق الرئيسية للأرض.

يؤدي تلوث التربة بالمعادن الثقيلة إلى جانب التلوث الكبريتي إلى تكوين الصحاري التكنولوجية. تعد أنواع الغابات الصنوبرية والبتولا والبلوط والزان هي الأكثر حساسية لمثل هذا التلوث. مع محتوى 2-3 جم من الرصاص في 1 كجم من التربة ، تصبح التربة نخرية. في الوقت نفسه ، في مناطق الطرق السريعة الكبيرة ومحطات السكك الحديدية ، يصل محتوى الرصاص في التربة إلى 10-15 جم لكل 1 كجم.

عند نقل النفايات إلى مكبات النفايات غير المجهزة ، هناك تهديد حقيقي بتلوث المياه السطحية والجوفية. وتصبح المياه الجوفية نتيجة تفاعلها مع التربة الملوثة حمضية وتحمل معها مركبات من مواد ضارة مختلفة.

يتطلب إنشاء البنية التحتية للنقل والمرافق الصناعية سحب مساحات كبيرة من الأراضي. في هذه المنطقة ، تتأثر تدفقات المياه الطبيعية ، وتتغير طبيعة طبقة التربة ويضطرب التوازن الطبيعي.

بالإضافة إلى ما سبق ، تخلق شركات النقل والمؤسسات الصناعية أيضًا تلوثًا للطاقة في البيئة ، والذي يشمل توليد الحرارة المفرطة والضوضاء والاهتزاز والموجات الكهرومغناطيسية والإشعاع المؤين.

تؤدي زيادة الانبعاثات الحرارية إلى زيادة تبخر الرطوبة وتكوين الضباب وتقليل عدد الأيام المشمسة. نتيجة لذلك ، هناك زيادة في متوسط درجة الحرارة السنوية في الغلاف الجوي للأرض. على مدار الخمسين عامًا الماضية ، زادت بالفعل بمقدار 1.3 درجة مئوية. هذا ، في نهاية المطاف ، يؤثر على زيادة ذوبان الأنهار الجليدية والجليد القطبي ، مما يؤثر على ارتفاع مستوى محيطات العالم. يوضح تحليل الانبعاثات الحرارية أن هناك مناطق في المدن الصناعية تتراوح فيها انبعاثات الحرارة من 10 إلى 200 واط / م 2. في هذه المناطق ، تتشكل جزر حرارية مكانية مستقرة ، حيث تكون درجة حرارة الهواء أعلى بمقدار 1-1.5 درجة مئوية من درجة حرارة الهواء الطبيعية المتوازنة في المتوسط في المدينة. من المرجح أن تتعرض هذه المناطق للضباب والغيوم وهطول الأمطار في الضواحي. ونظرًا لأن محتوى أكاسيد الكبريت والنيتروجين يزداد في الهواء الرطب ، فمن المحتمل أيضًا هطول الأمطار الحمضية. إنها تقلل من خصوبة التربة ، وتضعف صحة الإنسان ، وتدمر الهياكل المعدنية بسبب التآكل السريع ، وتؤثر سلبًا على النباتات والحيوانات.

يؤدي تدفق الحرارة إلى المسطحات المائية إلى زيادة درجة حرارتها ، وانخفاض تركيز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين في الماء ، مما يؤثر بدوره سلبًا على النباتات والحيوانات المائية.

تنشأ الضوضاء في البيئة من مصادر فردية أو معقدة ، والتي تشمل النقل ، والمعدات التقنية للمؤسسات الصناعية ، وما إلى ذلك.

غالبًا ما تتجاوز الضوضاء في المدن الآن المعدل الطبيعي بمقدار 10-25 ديسيبل ، مما يؤثر على الجهاز العصبي للإنسان ، ويؤدي إلى التعب وفقدان النوم ، ومع زيادة مستويات الضوضاء في بعض عمليات الإنتاج ، إلى الصمم المبكر.

يحدث الاهتزاز نتيجة تشغيل معدات التأثير التقني ، وحركة المركبات الثقيلة وتشغيل معدات الطاقة الكبيرة. ينتشر الاهتزاز عبر الأرض ويؤثر على أساسات المباني فيترسبها وانهيارها مما يؤدي إلى تكوّن الانهيارات الأرضية. يمكن ملاحظة تأثير الاهتزاز بشكل خاص في التربة الرطبة وفي الرمال.

الاهتزاز يسبب تهيجا في الإنسان ويقلل من أدائه ، ومع التعرض اليومي المستمر يؤدي إلى أمراض خطيرة. اعتمادًا على المصدر وحالة الأرض ، يمكن أن ينتشر الاهتزاز من 50 إلى 200 متر.

تحدث المجالات الكهرومغناطيسية من المصادر البشرية في مرافق الهندسة الراديوية والتلفزيون والموقع وفي المتاجر الكهروحرارية ووحدات الميكروويف وكذلك في المحطات الفرعية ذات الجهد العالي وعلى طول خطوط الجهد العالي. تصل منطقة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية إلى 100-150 م.

تؤثر المجالات الكهرومغناطيسية على الجهاز العصبي للإنسان ، مسببة الصداع والإرهاق وضعف الذاكرة واضطراب النوم.

Technogenesis هي عملية تغيير المجمعات الطبيعية تحت تأثير أنشطة الإنتاج البشري. تتكون التكنوجينيس من تحول المحيط الحيوي ، الناجم عن مجموعة من العمليات الجيوكيميائية المرتبطة بالأنشطة التقنية والتكنولوجية للناس. في معظم الحالات ، يكون نشاط الإنتاج البشري مصحوبًا بتأثير سلبي على المحيط الحيوي ، مما ينتج عنه تدهوره التدريجي. أحد المكونات الرئيسية لهذه العملية هو التلوث البشري للنظم البيئية. أدى النشاط الاقتصادي البشري المتزايد باستمرار إلى حقيقة أنه لم يبق في العديد من البلدان المتقدمة أي مناطق غير ملوثة. الضرر الاقتصادي الناجم عن التلوث البيئي (OS) في البلدان المتقدمة يساوي خسارة 5-10٪ من الناتج القومي الإجمالي. بالنسبة لروسيا ، يبلغ الضرر البيئي سنويًا 50-100 مليار روبل. (بأسعار 1990). تتميز روسيا ببعض سمات التنمية الاجتماعية والاقتصادية التي تسبب تدهورًا شديدًا للبيئة الطبيعية:
- لا تزال الصناعة في الاتحاد الروسي تعتمد في الغالب على الصناعات الاستخراجية وتشمل العديد من الصناعات كثيفة الاستخدام للموارد والطاقة ؛
- لا تتجاوز الإمكانات التكنولوجية للدولة مستوى السبعينيات ، أي أنها تتوافق مع فترة "الصناعة القذرة" ؛
- درجة عالية من الاهتراء والتلف للمعدات الصناعية وتوفير مرافق إنتاج منخفضة للغاية مع مرافق المعالجة ، مما يزيد من مخاطر الحوادث ذات العواقب البيئية الشديدة.

نتيجة للنشاط الاقتصادي البشري ، يتم إفراز عدد كبير من المواد العضوية وغير العضوية من مختلف الفئات الكيميائية في البيئة. إنه خارج نطاقنا للنظر فيها جميعًا ، وفي هذه المراجعة سنقتصر على المعادن الثقيلة (HMs). بالإضافة إلى التلوث الكيميائي ، يتعرض المحيط الحيوي للأرض للتلوث الفيزيائي. منذ أواخر الأربعينيات من القرن الماضي ، كان نظام التشغيل يعاني من تلوث إشعاعي شديد. بالإضافة إلى ذلك ، مع التطور المكثف للهندسة الكهربائية ووسائل الاتصال الإلكترونية ، هناك زيادة حادة بشرية المنشأ في الخلفية الكهرومغناطيسية للمحيط الحيوي ، وخاصة المناطق الصناعية والسكنية للإنسان.

تمت دراسة التأثيرات الجينية لفئات كيميائية معينة من المركبات (على سبيل المثال ، مبيدات الآفات) جيدًا ، على الرغم من وجود العديد من المشكلات التي لم يتم حلها في هذه المجالات. لم يتم دراسة الطفرات الوراثية لـ HM. ويفسر ذلك حقيقة أن فترة التحسين المنهجي للطفرات التجريبية تزامنت مع فترة انتشار استخدام مبيدات الآفات في جميع أنحاء العالم. أدى التلوث البيئي المكثف بمبيدات الآفات وتهديدها المباشر لصحة الناس ووراثتهم إلى الاهتمام الشديد بآثارها الوراثية. في الوقت الحاضر ، بسبب تحسين الانتقائية البيولوجية وزيادة النشاط البيولوجي لمبيدات الآفات ، فإن حصتها في إجمالي تلوث البيئة الطبيعية تتناقص تدريجياً. ولكن بدلاً من ذلك ، أصبحت المواد الصحية ذات الأولوية ملوثات بيئية. لذلك ، فإن معرفتنا غير الكافية بطفرات HMs للكائنات من مختلف مستويات التنظيم تصبح عقبة أمام تحسين الممارسات البيئية.

لم يتم حاليًا دراسة التأثيرات الجينية للمجالات الكهرومغناطيسية عمليًا ، وفيما يتعلق بهذا ، هناك عدد قليل جدًا من الأعمال المنشورة حول هذه المسألة.

نظرًا لأن التلوث البيئي البشري يحدث بطريقة معقدة ، أي في نفس الوقت مع عدد كبير من العوامل الكيميائية والفيزيائية ، فإن التأثيرات الجينية للعمل المشترك والمعقد والمشترك لهذه العوامل ذات أهمية. هذا المجال من الطفرات التجريبية أيضا تمت دراسته بشكل سيء للغاية. نقدم أدناه لمحة عامة عن مصادر ومدى التلوث البيئي من خلال العوامل التي ندرسها ، فضلاً عن خصائصها المطفرة.

1.1.1. التلوث البيئي بالمعادن الثقيلة

في منتصف السبعينيات ، تم ترتيب مجموعات المواد الملوثة للمحيط الحيوي بالترتيب التالي ، متناقصة من حيث درجة خطورتها: مبيدات الآفات ، HMs وأكاسيد الكربون والكبريت. وفقًا لـ F. Korte ، في بداية القرن الحادي والعشرين ، ستنتقل HMs إلى المركز الأول في هذه السلسلة (). في جميع الاحتمالات ، تحقق هذا التوقع القاتم بحلول نهاية التسعينيات ، على الأقل بالنسبة لروسيا.

تشمل المعادن الثقيلة مجموعة من العناصر الكيميائية بكثافة تزيد عن 5 جم / سم 3 أو كتلة ذرية تزيد عن 40. تم النظر في التوزيع الكتلي لـ HMs والدورة البيولوجية ودورات هجرة HMs في عدد من المراجعات.

داخل كل نوع تربة منطقة ، يمكن أن تكون هناك مناطق من مناطق مختلفة ذات تركيبة كيميائية مختلفة بشكل حاد لغطاء التربة. هذه هي ما يسمى بالشذوذ البيوجيوكيميائي الطبيعي. في منطقة نشاط العديد من المؤسسات الصناعية (المناجم ، المناجم ، المصانع المعدنية ، إلخ) ، تنشأ حالات شذوذ بيوجيوكيميائي تكنولوجي (المقاطعات). يمكن أن تحدث التركيزات المرتفعة من HMs في المكونات الحيوية للبيئة الطبيعية (المقاطعات الجيوكيميائية الطبيعية) في الأماكن التي تظهر فيها الصخور الحاملة للخامات على سطح الأرض. يؤدي تطوير الخامات المعدنية إلى تلوث بيئي شديد ، وتتحول المقاطعة الجيوكيميائية الطبيعية إلى مقاطعة تكنوجينيك. على سبيل المثال ، تنبعث شركات التعدين سنويًا ما يصل إلى 20 مليون طن من مواد الغبار والغاز ، ونسبة كبيرة منها عبارة عن جزيئات الهباء الجوي من مركبات HM المختلفة. مصدر مكثف للتلوث البيئي مع HMs هي شركات معالجة وإثراء الخامات المعدنية. ترسل محطات التخصيب سنويًا ما يصل إلى 10 كم 3 من النفايات الصلبة والسائلة إلى المخلفات ومرافق المعالجة. يمكن أن يكون أحد المصادر المكثفة للتلوث المحلي لبيئة HM هو نقل مركزات المعادن المنجمية من مصانع المعالجة إلى مكان معالجتها الإضافية. يحدث التلوث نتيجة رش الأجزاء الدقيقة من المركزات.

تستخرج البشرية حاليًا من الأرض أكثر من 120 مليار طن من مختلف الخامات والوقود ومواد البناء. يذهب جزء كبير من التعدين إلى النفايات والمكبات ، ويتعرض للتعرية بالمياه والرياح ، والتي تلوث البيئة نتيجة رشها في الغلاف الجوي أو إذابتها في الماء. تتم حاليًا دراسة محتوى العناصر المختلفة (بما في ذلك HM) في النظم البيئية لمناطق النباتات المختلفة على الأرض بشكل مكثف.

يتم عرض متوسط مستويات المدخلات العالمية البشرية في المحيط الحيوي لـ HM في الجدول. 1. السمية الكلية لل HMs المدرجة في الجدول تفوق بشكل كبير الخطر الكلي للتلوث الإشعاعي والعضوي.

الجدول 1. مستويات المدخلات العالمية للمعادن الثقيلة في الغلاف الحيوي ، مليون طن / سنة.

جزء	هواء	ماء	التربة
الزنك	131,88	226	2245
نحاس	35,37	112	2073
قيادة	332,35	138	1354
نيكل	55,65	113	412
الزرنيخ	18,82	41	97
الموليبدينوم	3,27	11	102
السيلينيوم	3,79	41	42
الأنتيمون	3,51	18	57
الفاناديوم	8,6 0	12	67
الكادميوم	7,57	9,4	28
الزئبق	3,56	4,6	12

في أوائل التسعينيات ، قرر باحثون من جامعة مونتانا أنه خلال العقد الأخير من القرن العشرين في الولايات المتحدة ، في عملية طحن وإثراء ومعالجة وصهر المعادن ، من 7-10 3 إلى 70103 سيتم إلقاء أطنان من HM في مصادر المياه وحدها.

هناك عدة مناطق على أراضي الاتحاد الروسي (جبال الأورال الوسطى والجنوبية وشبه جزيرة كولا وجنوب سيبيريا) تتركز فيها الصناعات التي تشكل خطورة على البيئة بشكل خاص: الطاقة ، واستخراج المواد الخام ، وإنتاج المواد الاصطناعية ، والجيش. صناعة. مثل هذه المجمعات الإنتاجية مستقرة للغاية ويرتبط تحولها إلى مجمعات أقل خطورة من الناحية البيئية بتكاليف اقتصادية كبيرة ، وهي ليست حقيقية في هذه المرحلة من تطور الدولة. يوجد وضع بيئي صعب للغاية في المدن الصناعية الكبيرة. مثال على ذلك موسكو ، حيث يصل المؤشر الإجمالي للتلوث البيئي على أراضي حوالي 5 ٪ إلى القيم القصوى المحددة لمناطق الكوارث البيئية. التربة في بعض مناطق العاصمة ملوثة بشدة بالزنك والرصاص والنحاس والكروم والفاناديوم والزئبق والنيكل والقصدير والكادميوم وغيرها من HMs. وبالتالي ، فإن التأثير المكثف لهذه المراكز الصناعية على النظم البيئية وصحة الإنسان سيستمر في المستقبل المنظور. في هذا الصدد ، يعد تطوير طرق المؤشرات البيولوجية في المراقبة البيئية أولوية في الممارسة البيئية.

في روسيا ، بحلول بداية القرن العشرين ، كان نصيب الفرد من المناظر الطبيعية المضطربة 4.5 هكتارًا ، بينما في الولايات المتحدة - 3.6 هكتار (مع زراعة أكثر كثافة وبنية تحتية أكثر اتساعًا) ، في أوروبا الغربية - من 0.25 (في هولندا) ) تصل إلى 1.2 هكتار (في إسبانيا). حدثت اضطرابات واسعة النطاق في النظم البيئية في الجزء الأوروبي ، في الشمال ، في جبال الأورال الوسطى والجنوبية وفي جنوب سيبيريا على طول سكة حديد سيبيريا. في المناطق الحضرية والصناعية في روسيا ، 10 ملايين هكتار من التربة ملوثة بـ HMs. على سبيل المثال ، بالقرب من مدينة مونشيجورسك ، التي تقع في منطقة تأثير الانبعاثات الصادرة عن المؤسسات الصناعية لـ RAO Norilsk Nickel ، يبلغ محتوى النحاس في التربة 250 ، والنيكل أعلى بـ 450 مرة من الخلفية الطبيعية . نتيجة لهذا التلوث ، على مساحة 3500 كيلومتر مربع ، تلوث التوت والفطر بالنيكل إلى مستوى يشكل خطراً على الإنسان. جمعية الإنتاج "Pechenganickel" في الفترة 1970-1990. تنبعث سنويًا في الغلاف الجوي من 140 إلى 449 طنًا من نيكل الهباء الجوي ، وما يصل إلى 300 طن من النحاس وما يصل إلى 18 طنًا من الكوبالت. لمدة 14 عامًا (1979-1992) ، سقط 11.2 جم / م 2 من النيكل و 2.6 جم / م 2 من النحاس لكل وحدة مساحة من مستجمعات المياه لإحدى البحيرات (Kocheyavr) ، والتي بلغت 1.1 و 1.2 طن على التوالي. سقط جزء كبير من التداعيات في البحيرة ودفن في الرواسب السفلية. لوحظت تأثيرات سمية في الأسماك التي تعيش في هذه البحيرة والبحيرات المجاورة. تم تسجيل مستوى عالٍ من تلوث المحاصيل ومنتجات الثروة الحيوانية في منطقة الانبعاث في مصنع Novolipetsk Metallurgical. على سبيل المثال ، يتم تسجيل تركيزات الكروم في الحليب - تصل إلى 250 MPC ، والنيكل - حتى 3 MPC ، والرصاص - حتى 1.9 MPC ، والحديد - حتى 33 MPC.

ليس فقط تطوير الرواسب وإثراء الخامات يمكن أن يؤدي إلى تلوث البيئة مع HMs. في عملية تعدين الفحم ، يتم استخراج كمية كبيرة من نفايات الصخور ، والتي يتم تخزينها في مقالب على سطح الأرض. بحلول نهاية الثمانينيات ، كان هناك أكثر من 3.3 مليار متر مكعب من الصخور في مقالب شركات تعدين الفحم ، تحتل أكثر من 10 آلاف هكتار. تحتوي المقالب عادة على أملاح HM سهلة الذوبان. شديدة الملوحة (من 1.5 إلى 4.3 ٪) هي صخور مقالب حوض الفحم في منطقة موسكو. يتم تحديد النشاط الكيميائي للمقالب بواسطة مركبات الكبريت الموجودة في الصخر. نتيجة لأكسدتها ، يتشكل حمض الكبريتيك ، مما يساهم في التحلل الكيميائي للعديد من المعادن وتحويل مركبات HM إلى أشكال قابلة للذوبان. يصاحب تطوير رواسب الفحم وتآكل صخور النفايات زيادة كبيرة في تمعدن المياه الجوفية. تتعرض المياه الجوفية لتلوث شديد للغاية في مقالب مناجم أحواض الفحم في موسكو وكيزيلوفسكي ، والتي تتكون من صخور سامة مثقوبة.

مصدر مكثف لل HMs هو انبعاثات الهباء الجوي من مؤسسات مجمع الوقود والطاقة (GRES ، TPP ، TPP) ، خاصة تلك التي يتم تسخينها بواسطة الفحم أو المنتجات النفطية. تتشكل مناطق تلوث HM بقطر 10-20 كم حول محطات طاقة حرارية كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تلوث HMs أيضًا المسطحات المائية. على سبيل المثال ، يتم تصريف CHPPs و GRESs في موسكو يوميًا في مجاري المدينة أو مباشرة في النهر. موسكو تشكلت حوالي 100 طن من الأملاح أثناء تنظيف الفلتر.

يتم تصريف كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي التي تحتوي على HMs في نظام الصرف الصحي أو مباشرة في المسطحات المائية الطبيعية عن طريق شركات تصنيع المعادن والهندسة الميكانيكية. وبالتالي ، تقوم شركات موسكو بتصريف 720.000 متر مكعب من مياه الصرف الصحي في نظام الصرف الصحي ، ومن بين 800 منشأة صناعية بها مرافق معالجة محلية ، يتم معالجة 66 فقط من مياه الصرف الصحي وفقًا للمعايير المعمول بها. نتيجة لذلك ، يتراكم ما يصل إلى 15.6 طن من HM يوميًا في رواسب محطات التهوية الحضرية. أحد المصادر الرئيسية للتلوث البيئي HM هو الإنتاج الجلفاني في مؤسسات بناء الآلات وصنع الأدوات. كان هناك أكثر من 8 آلاف منهم على أراضي الاتحاد السوفياتي السابق ؛ 960 منهم في موسكو ومعظم الباقين في روسيا. بالنسبة للطلاء الكهربائي ، يتم استخدام حوالي 30٪ فقط من الكتلة الإجمالية للمعادن غير الحديدية ، و 70-90٪ من الكمية المستخدمة لهذه الأغراض تذهب إلى مياه الصرف. نتيجة لذلك ، يبلغ متوسط الحجم السنوي لمياه الصرف الصحي الجلفاني 1 كيلومتر مكعب بمحتوى ذائب يبلغ 50 ألف طن من أيونات HM و 100 ألف طن من الأحماض والقلويات. كقاعدة عامة ، لا تحتوي محلات ومواقع الطلاء بالكهرباء على مرافق معالجة ، وهي نفسها تقع مباشرة بين المناطق السكنية.

كل مؤسسة صناعية ، اعتمادًا على حجم وضرر الانبعاثات ، لديها منطقة حماية صحية (SPZ) حولها بنصف قطر من 3 إلى 5 كيلومترات أو أكثر. SPZ هي منطقة قانونية للتلوث. في الاتحاد الروسي ، بحلول عام 1990 ، تم عزل 103 ملايين هكتار في ظل منطقة SPZ ، بمساحة إجمالية للأراضي الزراعية تبلغ 556.3 مليون هكتار ، بما في ذلك 226.7 مليون هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة. في الوقت نفسه ، لا تلوث المؤسسات الصناعية منطقة SPZ فحسب ، بل تلوث أيضًا المنطقة المجاورة في نطاق 10-30 كم ، خاصة في اتجاه الرياح السائدة.

تشكل معظم HM شذوذات جيوكيميائية حول مصادر النقطة الصناعية (المصانع ، الحصادات ، المناجم). الاستثناء هو الرصاص ، حيث تنحصر تركيزاته المرتفعة بشكل أساسي في أراضي المستوطنات والمناطق المجاورة للطرق السريعة. هذا يرجع إلى استخدام وقود السيارات المبرد. ينتهي المطاف بمعظم HMs الموجودة في الانبعاثات الهوائية من المؤسسات الصناعية في التربة ، حيث تتراكم تدريجياً. نتيجة لدراسات خاصة ، وجد أنه في علم المعادن الحديدية وغير الحديدية ، يمكن تحقيق نتيجة مهمة بيئيًا بتخفيض إجمالي الانبعاثات بمقدار 10 مرات أو أكثر. في الواقع ، تضم الوزارات والإدارات خططًا طويلة الأجل لتقليل الانبعاثات بنسبة 1.5 إلى 2 مرات فقط من حماية البيئة.

نتيجة للظروف المذكورة أعلاه ، يتطور وضع بيئي صعب للغاية في العديد من المناطق الصناعية في روسيا. على سبيل المثال ، حول مصنع بناء الآلات في مدينة فوتكينسك (منطقة بيرم) ، يكون محتوى HM في الماء والتربة أعلى بمقدار 5-6 مرات من MPC. محتوى HMs (المنغنيز والكروم والنيكل والحديد والنحاس ، وما إلى ذلك) في البيئة الطبيعية لمدينة كيميروفو أعلى بنسبة 50-100 مرة من الخلفية ، وتربة المنطقة التي يبلغ طولها 10 كيلومترات المحيطة بالمدينة تحتوي على من 2 إلى 22 MPC من الزنك ، من 1.5 إلى 31 MPC للرصاص ، من 30 إلى 35 MPC للزرنيخ. في المنطقة التي يبلغ طولها 10 كيلومترات حول مدينة نوفوكوزنتسك ، لوحظ وجود 6 أضعاف من MPC للكادميوم في التربة ، وتضاعف 2-3 أضعاف في النحاس والنيكل. توجد في هذه المناطق مستوطنات العمال السكنية مع قطع أراضي منزلية فردية ، وأكواخ صيفية لسكان المدن. تحتوي النباتات الزراعية التي تزرع على هذه التربة على كمية كبيرة من HMs (الجدول 2) والمواد الضارة الأخرى.

الجدول 2 - محتوى المعادن الثقيلة في النباتات الغذائية (مجم / كجم) المزروعة في منطقة تأثير نبات الزنك ، بيلوفو ، منطقة كيميروفو

نوع النبات
البطاطس



البصل والأوراق
بصل ، بصلة
MPC في الخضار

يمكن أن تدخل كمية معينة من HM في النظم الإيكولوجية الزراعية باستخدام الأسمدة المعدنية وبعض أنواع المبيدات الحشرية التي تحتوي على النحاس والزئبق والكروم. مصدر آخر مكثف لتلوث النظم البيئية الزراعية مع HMs (الزرنيخ والكروم والرصاص والزئبق والنيكل والفاناديوم ، وما إلى ذلك) هو الحمأة من محطات معالجة مياه الصرف الصناعي والبلدية ، والتي تستخدم على نطاق واسع لتسميد الحقول الزراعية. نتائج الدراسات التي تقيم مساهمة الأسمدة المعدنية ومبيدات الآفات وأجزاء الطمي لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي في تراكم HMs بواسطة الكائنات الحية متناقضة تمامًا وتتطلب مزيدًا من الدراسة.

تحتفظ التربة بالمواد المتراكمة لفترة أطول من المكونات الأخرى للبيئة. وفقًا للخبراء ، ستبقى HMs في التربة إلى الأبد تقريبًا. وهكذا ، فإن مدة الفترة الأولى من الإزالة النصفية لـ HM ، وفقًا لحسابات K. إلى 1500 سنة للنحاس ومن 740 سنة للرصاص وحتى 5900 سنة.

نظرًا لأن جزءًا من بحثنا يتعلق بتوضيح الطفرات الجينية التي تدخل HMs للنباتات من التربة ، فمن الضروري الإسهاب في بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة التي تحدد مدى توفر المعادن للنباتات.

تبدأ هجرة HM على طول السلاسل الغذائية بتراكمها بواسطة النباتات. يتم تحديد تراكم HMs بواسطة النباتات وسميتها بشكل أساسي من خلال كمية الأشكال المتحركة من HMs في التربة ، وليس من خلال محتواها الكلي. يتم تحديد نسبة الأشكال المتحركة والمحددة من HMs إلى حد كبير من خلال نوع وخصائص التربة: التركيب الحبيبي ، محتوى المواد العضوية ، سعة التبادل الكاتيونات ، الرقم الهيدروجيني للوسط ، محتوى الفوسفات. تؤثر العديد من العوامل على تنقل ودخول HMs في النباتات: الأنواع النباتية والحالة الفسيولوجية وخصائص التربة والظروف المناخية. لذلك ، بعد دراسة هذه العمليات بالتفصيل ، يمكن للمرء أن يؤثر بشكل كبير على النقاء البيئي للمنتجات التي تم الحصول عليها ، وتناول HMs في جسم الحيوانات والبشر. من خلال تغيير شدة امتصاص المعدن في الجسم ، من الممكن تنظيم شدة الحمل المطفر.

تلوث التربة تكنوجينيك مع الكائنات الحية الدقيقة له تأثير قوي على النباتات الدقيقة في التربة. في المنطقة الصناعية ، يتسبب التلوث الشديد للتربة بـ HM في الاختفاء التام للطحالب في التربة. يؤدي التلوث مع HMs والأحماض إلى تكوين مجتمعات تهيمن عليها الطحالب الخضراء. عندما تصبح التربة قلوية أو ملوثة بالمواد العضوية ، تبدأ الطحالب الخضراء المزرقة في السيادة في مجموعات الطحالب. تؤثر زيادة تركيز HMs في التربة على عدد الفطريات المجهرية و أزوتوباكترفي التربة. تعتمد ديناميكيات السكان على أنواع الفطريات والبكتيريا وطبيعة المعدن الثقيل وتركيزه في التربة. يمكن للنباتات الدقيقة أن تربط أكثر من نصف الأشكال المتحركة للحديد والسيزيوم وبعض HMs الأخرى التي تقع على سطح التربة مع تداعيات فضلات النباتات والهباء الجوي. يعتمد ارتباط الكاتيونات HM بواسطة الكائنات الحية الدقيقة على درجة حرارة ورطوبة البيئة. لا ينقص ارتباط السيزيوم بزيادة تركيزه في محلول التربة ، لذلك يمكن للكائنات الحية الدقيقة في التربة أن تربط كميات كبيرة من النويدات المشعة. تعتبر فطريات التربة مراكم فعالة للسيزيوم بشكل خاص. يمكن للكائنات الدقيقة في التربة أن تربط 3٪ كوبالت ، 11٪ حديد ، 22٪ كالسيوم وسترونشيوم ، 24٪ سيزيوم موجود في فضلات النبات. يمكن أن يؤدي التجفيف والتجميد إلى إطلاق 95٪ من السيزيوم الموجود في الكتلة الحيوية الميكروبية.

في الغابات الصنوبرية ، يتدهور غطاء الأشنة المشاشية مع اقترابها من المصدر الصناعي للغبار المتعدد الفلزات ؛ يزداد محتوى النيكل (أكثر من 90 مجم / كجم من المادة الجافة) والنحاس (أكثر من 200 مجم / كجم) في الحزاز الثاليل. تم اكتشاف ميزة مثيرة للاهتمام لرد فعل الأشنات على التلوث التكنولوجي للنظم البيئية. اتضح أن اعتماد "تأثير الجرعة" لاستجابة الأشنات للتلوث من مصدر نقطي لانبعاثات HM غير خطي بشكل كبير وفي معظم الحالات يكون على شكل حرف S ، والانتقال بين الخلفية وحالة التأثير من النباتات حاد جدا. يحدث هذا التحول عندما يتجاوز مستوى تأثير التلوث مستوى الخلفية بمقدار 1.5-2.3 مرة.

من بين النباتات الزراعية ، تتراكم محاصيل الخضر ، وخاصة بنجر العلف والبقوليات ، HM بشكل أكثر نشاطًا. يخترق العديد من HM الأعضاء الخضرية للقمح بشكل أضعف بكثير: في أوراق هذا النبات ، يكون تركيز الرصاص 20-40 مرة أقل من الجذور ، والكادميوم أقل بـ 20 مرة. تشير هذه الحقيقة إلى وجود حاجز في الجذور ، مما يعيق بشكل كبير تغلغل الأيونات السامة في أعضاء النباتات تحت الأرض. يقترح المؤلفون أن الجزء الرئيسي من HM تم الاحتفاظ به على محيط الجذور في منطقة ما يسمى فرقة Caspari. في الوقت نفسه ، لا ترتبط مقاومة النبات لأحد HMs بأي حال من الأحوال بمقاومة المعادن الأخرى. وفقًا لدرجة السمية ، يمكن ترتيب HMs المدروسة في الصف التالي:
Hg (II)> Cu (II)> Pb (II)> Cd (II)> Cr (III)> Zn (II)> Ni (II)> Al (III).

تؤدي زيادة HMs القادمة من التربة إلى النباتات إلى اختلال توازن العناصر الغذائية فيها ، وتعطيل تكوين العديد من الإنزيمات والفيتامينات والأصباغ. ومع ذلك ، فإن النباتات تتكيف بسهولة مع التركيزات العالية نسبيًا من HMs في التربة. ومن الأمثلة الصارخة على ذلك الاستعمار السريع للنباتات لمقالب نفايات الصخور بعد استخراج خام المعادن. على سبيل المثال ، الحشائش الفردية ( أجروستيس تينوس) و fescue ( فيستيكا أوفينا) تنمو جيدًا في التربة التي تحتوي على ما يصل إلى 1٪ من الرصاص.

تم إثبات وجود ارتباطات وثيقة للغاية بين متوسط المحتوى طويل الأجل من HMs في الغلاف الجوي ولحاء أنواع الأشجار التي تنمو في المنطقة الملوثة بمرض HM. لا يعتمد محتوى HMs في النباتات ، كقاعدة عامة ، على محتواها في التربة الحضرية. تم العثور على هذه العلاقة فقط للنيكل والرصاص والنحاس. ربما يرجع هذا إلى حقيقة أن HMs في شكل لا يمكن الوصول إليه من قبل النباتات.

يمكن استخلاص فكرة عامة عن محتوى HMs في التربة وبعض النباتات الزراعية في منطقة تولا من نتائج بعض الأعمال المنشورة (الجدول 1). 3).

الجدول 3 - المحتوى الإجمالي للمعادن الثقيلة (ملغم / كغم) في التربة وحبوب النباتات في منطقة بلافسكي بمنطقة تولا (متوسط البيانات)

	قمح ربيعي	القمح الشتوي


المنغنيز

قضايا تراكم HM وسميتها للحيوانات ، والتي هي موضوع مجموعة واسعة من الأعمال ، خارج نطاق مراجعتنا. نلاحظ فقط بعض النقاط الرئيسية.

لتحليل المخاطر المطفرة لتلوث HM في النظم البيئية ، يُنصح بمعرفة المستويات الخلفية لمحتواها في الوسائط الحيوية والأجسام البيولوجية (الجدول 4).

الجدول 4 - محتوى المعادن الثقيلة المدروسة في التربة والمياه العذبة والنباتات والأنسجة العضلية للحيوانات (ميكروغرام / كغ وزن جاف)

	مياه عذبة	النباتات	الحيوانات








السترونتيوم

يؤدي تلوث البيئة HM إلى الإفراط في تناولها وتراكمها في الجسم. يوضح الجدول 1 مستويات مختلفة من المدخول اليومي من HM في جسم الإنسان. خمسة.

الجدول 5. - الجرعات اليومية من المعادن الثقيلة في جسم الإنسان (على أساس وزن 70 كجم)

المدخول (جم / يوم)
نادرة	عادي	سامة	قاتلة

يمكن أن يختلف تناول HMs مع الطعام في الحيوانات من الأنواع القريبة بيئيًا التي تعيش في نفس المنطقة بشكل كبير ، لأنها تعتمد على التخصص الغذائي. يظهر وجود مثل هذه الاختلافات ، على سبيل المثال ، في دراسة الطيور في منطقة تأثير الانبعاثات من مصهر النحاس. وبالتالي ، في نفس المناطق ، سيكون تأثير HMs على وراثة الحيوانات من الأنواع المختلفة مختلفًا.

يعتمد ترسيب HMs بواسطة الكائنات إلى حد كبير على دورها الفسيولوجي في الجسم. لقد ثبت أن الزيادة في النظام الغذائي لأجزاء البنك من النحاس والزنك النشطين فسيولوجيًا (بمقدار 9 و 2.2 مرة ، على التوالي) لا يؤدي عمليًا إلى زيادة مستوى هذه العناصر في الأنسجة الحيوانية. لوحظت صورة مختلفة في حالة الرصاص والكادميوم. تؤدي الزيادة في تناولها مع الطعام (بمقدار 1.2-1.9 و 2.6-5.4 مرة ، على التوالي) إلى زيادة كبيرة في محتوى هذه المعادن في جسم الحيوانات. وقد لوحظت عمليات مماثلة في المنك الأمريكي. يمكن أن يؤدي دخول HM إلى النظم البيئية ذات النفايات السائلة الصناعية والبلدية إلى تراكمها النشط في الطبقات العليا من الأهرامات الغذائية. من المنطقي أن نفترض أن الطفرات التي تحدثها المعادن الثقيلة في حيوانات نفس النظام البيئي قد تكون أكثر كثافة في الكائنات الحية في المستويات الأعلى من الأهرامات الغذائية.

تستخدم العديد من الدراسات الجينية القوارض. لذلك ، من المهم ملاحظة اعتماد محتوى HM في أنسجة القوارض في موسم التقاطها ، وبالتالي على عمر الحيوانات (الجدول 6).

الجدول 6. اعتماد تراكم العناصر الدقيقة في موسم الاصطياد (العمر) للقوارض (أغسطس / مايو ، الوحدات النسبية)

	العناصر النزرة

Microtus oeconomus
Clethriomys glereolus

إذا أخذنا في الاعتبار أن استجابة الكائنات الحية لعمل الكلستوجينات تزداد مع تقدم العمر ، فإن تواتر الاضطرابات الوراثية قد يختلف باختلاف الأفراد في عينة من مختلف الأعمار. تم أيضًا تحديد درجة مختلفة من تراكم HMs من قبل الذكور والإناث (الجدول 7) ، والتي يمكن أن تؤثر أيضًا على شدة الطفرات في الحيوانات من الجنسين المختلفين.

الجدول 7. اعتماد تراكم العناصر الدقيقة على جنس الحيوانات (ذكور / إناث ، وحدات نسبية)

	العناصر النزرة

Microtus oeconomus
Clethriomys glereolus
Cl. حبيبات
Cl. غلابراتوس

وفقًا لوزارة الصحة في الاتحاد الروسي في عام 1998 ، يعيش حوالي 50 مليون روسي في ظروف يكون فيها تركيز المواد الضارة في الهواء أعلى 10 مرات. نصف هذه المواد تنبعث من المركبات. في الوقت الحالي ، تنبعث من السيارات الروسية مواد سامة تزيد بمقدار 30-50 مرة لكل كيلومتر من التشغيل عن السيارات القادمة من الولايات المتحدة أو أوروبا الغربية. إجمالي انبعاث المواد الضارة من المركبات 15.6 مليون طن / سنة. تحتوي انبعاثات الغازات من المركبات والإنتاج الصناعي على كمية كبيرة من المواد المطفرة ، بما في ذلك HMs. بمساعدة التحليل الطيفي المضيء لخلايا إبرة الصنوبر ، تم عرض تأثير سلبي في فصل الشتاء للانبعاثات من بيوت الغلايات التي تعمل على الفحم البني من حوض الفحم في منطقة موسكو على عمليات التمثيل الغذائي للنباتات. لقد ثبت أنه في منطقة تبلغ مساحتها 425 كيلومترًا مربعًا حول مصدر نقطي لانبعاثات الغاز من إنتاج فحم الكوك ، تُظهر المصانع ترددات متزايدة لانحرافات الكروموسوم (ACh). التأثير التكويني للانبعاثات من مصنع صهر الرصاص على الهياكل الوراثية لخلايا التنوب ( Picea abies). في العنب الذي ينمو في منطقة تأثير الانبعاثات الصناعية من الشركات والمناطق المثقلة بالمركبات ، تم العثور على انتهاكات كبيرة للتكوين الكلي والميكرو. تم العثور على اضطرابات مماثلة في microsporogenesis في فيشيا كراكافي المناطق الصناعية في نوفوكوزنتسك.

باستخدام اختبار Ames ، تبين أن مقتطفات الأسيتون من عينات الهواء المأخوذة من أماكن العمل الخاصة بإنتاج المعادن هي عدة مرات أكثر مطفرة من عينات الهواء المأخوذة من المباني الإدارية. تم إثبات الطفرات الجينية لغبار خامات النيكل. لتقييم السمية الجينية لانبعاثات أفران صهر النيكل ، تعرضت الفئران لأيروسولات دخان الأفران العالية بتركيزات مواد صلبة تتراوح من 1 إلى 100 مجم / م 3. بالإضافة إلى أكاسيد الحديد والنيكل ، تم العثور على أكاسيد الكروم ، والكوبالت ، والألمنيوم ، والرصاص ، والزنك ، وما إلى ذلك في الهباء الجوي ، وتم تحديد تأثير خلوي واضح يعتمد على الجرعة ().

في دراسة أجريت على 28 ضابطًا في شرطة المرور مع أكثر من 10 سنوات من الخبرة العملية ، وجد أنه في خلايا الدم المحيطي ، كان تواتر الخلايا ذات الانحرافات الصبغية وتواتر التبادلات الكروماتيدية الشقيقة أعلى إحصائيًا بشكل ملحوظ مما كانت عليه في الدم المحيطي. المجموعة الضابطة (15 شخصا). لم ترتبط هذه الزيادة بمستويات الرصاص في الدم أو مدة الخدمة.

بالإضافة إلى انبعاثات الهباء الجوي ، يمكن أن تدخل المعادن الثقيلة إلى البيئة بمخلفات سائلة صناعية وزراعية وبلدية. حول رواسب الخام ، تتشكل تدفقات تشتت المياه ، حيث يمكن أن تتجاوز العديد من المكونات السامة بشكل كبير MPC المحدد لها. وقد أثبتت العديد من الدراسات زيادة الطفرات الجينية للنفايات السائلة من شركات التعدين غير الحديدية. بوجوسيان وآخرون. درس عملية التكوُّن المجهري في Tradescantia بعد معالجة براعم الزهور بمخلفات سائلة لإنتاج المعادن غير الحديدية تحتوي على مركبات من النحاس والزنك والرصاص والمعادن الأخرى. ثبت أن عدد الانتهاكات يزداد مع العلاج طويل الأمد (1.5 شهر). لوس انجليس Ghukasyan et al. باستخدام tradescantia ، أثبتت الطفرات في النفايات السائلة من مصنع النحاس الموليبدينوم. سوكولوف في. و Ganasi E.E. أظهر زيادة في وتيرة ACh في الخلايا الجذرية خامسا فاباو C. الشعيرات الدمويةأثناء إنباتها على الطمي التكنولوجي لرواسب القاع المحتوية على HM.

تشكل النفايات الصلبة من المؤسسات الصناعية المرتبطة بمعالجة الخامات المعدنية ومعالجة المعادن خطرا بيئيا كبيرا. ويرجع ذلك إلى الكميات الكبيرة من النفايات والمحتوى العالي من المعادن الثقيلة والمركبات السامة الأخرى فيها. تحت تأثير العوامل البيئية ، تتآكل النفايات ، وفي شكل غبار أو جريان المطر يدخل البيئة الطبيعية. تم إثبات الخطر الجيني لمثل هذه النفايات. على سبيل المثال ، باستخدام اختبار أميس ، تم عرض الطفرات الجينية للمستخلصات المائية للنفايات الصناعية من السيراميك ، والمسابك ، والجلفانية وغيرها من الصناعات ، حيث كانت المعادن الثقيلة المختلفة هي المكونات الرئيسية.

1.1.2. التلوث البيئي بالنويدات المشعة

تتعرض الكائنات الحية التي تعيش على الأرض لمصادر طبيعية للإشعاع المؤين. يمكن تقسيم الأخيرة إلى مجموعتين: المصادر الكونية والمصادر الموجودة على الأرض (على سبيل المثال ، الصخور الجيولوجية المشعة ، الرادون). مستوى الإشعاع الكوني مستقر نسبيًا. يقابل معدل الجرعة الخارجية المكافئ بسبب الإشعاع الكوني ما يقرب من 3.2-10 -8 Sv / h عند مستوى سطح البحر. عندما ترتفع فوق مستوى سطح البحر ، يزداد معدل جرعة هذا التعرض. يتم تحديد جرعة الإشعاع الخارجي التي يتلقاها السكان من المصادر الطبيعية الأرضية من خلال التركيب الجيولوجي للصخور الأم المكونة للتربة. تبلغ جرعة هذا الإشعاع لغالبية السكان حوالي 3.5 · 10 -8 سيفرت / ساعة. في بعض مناطق الأرض ، في تلك الأماكن التي تظهر فيها الصخور المشعة على السطح ، يمكن أن تكون الجرعة التي يتلقاها السكان أكبر بعشر مرات.

بدأ التلوث العالمي للغلاف الحيوي بالنويدات المشعة البشرية المنشأ في عام 1945 ، منذ اللحظة التي بدأ فيها اختبار واستخدام الأسلحة النووية. للفترة من 1945 إلى 1980. تم تنفيذ 450 تفجيرًا نوويًا بسعة إجمالية قدرها 545 طنًا متريًا في الغلاف الجوي للأرض. المنتجات المشعة التي تشكلت نتيجة للانفجارات انتهى بها المطاف في الغلاف الجوي وتم نقلها بواسطة التيارات الهوائية على كامل سطح الأرض تقريبًا. أظهر رصد التساقط الإشعاعي الذي تم إجراؤه على أراضي موسكو أنه من نهاية الخمسينيات إلى عام 1964 (فترة الاختبار النشط للأسلحة النووية في الغلاف الجوي) ، تجاوزت كثافة السقوط بشكل دوري 1000 mCi / km 2. بلغ محتوى النويدات المشعة في الهواء في ذلك الوقت (110-450) · 10 -17 Ci / لتر. في الفترة 1964-1980. كانت كثافة التساقط الإشعاعي 12-100 mCi / km 2. تذبذب محتوى النويدات المشعة في الهواء الجوي خلال هذه الفترة ضمن (2.5-81) · 10 -17 Ci / لتر. بعد إنهاء اختبار الرؤوس الحربية النووية في الغلاف الجوي ، استقرت كثافة السقوط عند مستوى 6.5-8.7 mCi / km 2. تبعا لذلك ، انخفض محتوى النويدات المشعة في الهواء الجوي إلى (0.4-1.7) · 10 -17 Ci / لتر. أدى حادث تشيرنوبيل إلى زيادة كثافة الترسب في عام 1986 إلى 418 mCi / km 2 ، والتي انخفضت بعد ذلك في السنوات اللاحقة.

لا تقتصر المشاكل الإشعاعية البيئية لروسيا وبلدان رابطة الدول المستقلة على تلوث الخلفية بالنويدات المشعة وعواقب كارثة تشيرنوبيل. لا يسمح الإطار الصارم للمراجعة بالنظر فيه في المشاكل الإشعاعية البيولوجية الناجمة عن اضمحلال الرادون والتعرض الذي يتلقاه سكان روسيا نتيجة الفحوصات الطبية ، فضلاً عن المشكلات المرتبطة بوجود مناطق شاسعة من التلوث الإشعاعي في موقع اختبار سيميبالاتينسك ، نوفايا زيمليا وإقليم شرق الأورال المشعة (EURS). في الوقت نفسه ، ليست هناك حاجة لإثبات أن التلوث الإشعاعي للنظم البيئية كبير جدًا وأن المشكلات البيولوجية الإشعاعية للعمل المشترك للطفرات الكيميائية والإشعاع المؤين وثيقة الصلة بالكائنات الحية والسكان في العديد من مناطق الاتحاد السوفيتي السابق.

تعرضت منطقة تولا ، حيث تم إجراء جزء من بحثنا ، للتلوث الإشعاعي نتيجة حادثة تشيرنوبيل. في هذا الصدد ، من الضروري النظر في بعض المشاكل الإشعاعية البيولوجية المرتبطة بتأثير التلوث الإشعاعي على الكائنات الحية.

في عام 1996 ، كان هناك 9 محطات للطاقة النووية تعمل في روسيا ، والتي تشغل 29 وحدة طاقة بقدرة مركبة تبلغ 21000 ميجاوات. وفقًا لمركز المعلومات والتحليل الروسي للوقاية من الحوادث في منشآت الطاقة النووية ، لا تفي أي من وحدات الطاقة هذه تمامًا بمتطلبات السلامة الحديثة. عن الفترة 1993-1996. تم تسجيل 550 مخالفة للتشغيل العادي للمفاعلات في محطات الطاقة النووية. إن مرافق تخزين الوقود النووي المستهلك في محطات الطاقة النووية ممتلئة بشكل مفرط وتواصل جميع محطات الطاقة النووية التسعة تراكم الوقود النووي المستهلك بما يتجاوز قيم التصميم.

في أبريل 1986 ، وقع حادث في الوحدة 4 من محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية. نتيجة للانفجار ، تم إطلاق كمية كبيرة من المواد المشعة في البيئة. اعتمادًا على المسافة والوقت المنقضيين من لحظة الانفجار إلى سقوط النويدات المشعة على سطح الأرض ، تنقسم هذه التداعيات إلى ثلاثة أنواع: 1) قريب ؛) و 3) عالمي.

كانت المساحة الإجمالية للأرض بكثافة تلوث 137 Cs على 1 Ci / كم 2 كانت 3.2 ٪ من الأراضي الأوروبية في الاتحاد السوفياتي السابق وأكثر من 0.2 Ci / كم 2 - 23 ٪. المناطق المتضررة من التلوث نتيجة حادث تشيرنوبيل موضحة في الجدول. 8 و 9.

الجدول 8. مناطق الأراضي (ألف هكتار) ملوثة بـ 137 Cs نتيجة لحادث تشيرنوبيل

حالة	درجة التلوث كي / كم 2
حالة


بيلاروسيا

الجدول 9. - توزيع المناطق الملوثة بـ 137 Cs بمستوى 1.0 إلى 5.0 Ci / km 2 في المناطق الإدارية للجزء الأوروبي من روسيا

منطقة	منطقة التلوث
منطقة	كم 2	%
بيلغورودسكايا	1620	6,4
بريانسك	6050	17,3
فورونيج	1160	2,2
كالوغا	3500	11,7
كورسك	1200	4,0
ليبيتسك	1470	6,1
لينينغرادسكايا	850	1,0
موردوفيا	1630	6,3
نيزهني نوفجورود	20	0,02
أورلوفسكايا	9300	37,2
بينزا	4130	9,6
ريازان	5210	13,0
ساراتوف	150	0,2
سمولينسك	100	0,2
تامبوف	330	1,0
تولا	10320	39,7
أوليانوفسك	1060	2,9
المجموع	48100

ملحوظة: الجدول لا يشمل المناطق التي يزيد فيها التلوث عن 5 Ci / كم 2.

في المنطقة الملوثة نتيجة حادثة تشيرنوبيل ، لوحظ ما يسمى بالبنية الفسيفسائية غير المكتملة للمنطقة ، مما يؤدي ، على خلفية متوسط مستوى الإشعاع المميز للمنطقة ، إلى وجود مناطق محلية بها كثافة تلوث أعلى بكثير. لذلك ، وفقًا لبيانات مركز Plavsky الكيميائي في منطقة Plavsky في منطقة Tula ، بمتوسط مستوى للتلوث الإشعاعي يبلغ 10-15 Ci / km 2 ، تم تسجيل نقاط تصل إلى 40 Ci / km 2.

خارج منطقة 30 كم من محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية (داخل حدود بوليسيا الأوكرانية) ، فإن التوافر البيولوجي لـ 137 Cs مرتفع ويمكن مقارنته بتوافر النويدات التي تم إدخالها في شكل قابل للذوبان في الماء. هذا ، وفقًا للمؤلفين ، يسمح باستخدام جميع البيانات التجريبية طويلة الأجل التي تم الحصول عليها قبل حادث تشيرنوبيل حول ديناميكيات السيزيوم في النظم البيئية لتقييم المستويات المحتملة لتلوث منتجات المحاصيل في مناطق ChRS. ومع ذلك ، فإن البيانات التي حصلنا عليها من أراضي منطقة تولا تشير إلى أن جميع السيزيوم تقريبًا (على الأقل بحلول عام 1997) في شكل مرتبط بمركب امتصاص التربة. لذلك ، يتم تحديد دخول 137 Cs في النباتات بشكل أساسي من خلال خصائصها البيولوجية. تتوافق نتائجنا مع البيانات الخاصة بأشكال النويدات المشعة في تربة EURT (الجدول 10).

الجدول 10. - المحتوى (٪) من أشكال النويدات المشعة القابلة للذوبان في الماء (A) ، والمبادلة (B) ، والقابلة للذوبان في الحمض (C) والثابتة (D) في تربة الآثار الإشعاعية لشرق الأورال بعد 36 عامًا من وقوع الحادث.

التربة	137 ج				90 ريال
التربة	أ	ب	ج	د	أ	ب	ج	د
الاحمق بودزوليك	0,20	0,40	0,4	99,0	2,5	45,8	44,2	7,5
غابة رمادية	0,02	1,18	2,7	95,1	2,4	58,0	30,0	9,6
تشيرنوزم	0,10	1,10	2,1	96,6	1,8	55,9	30,9	11,4

يختلف تقييم جرعات الإشعاع المؤين التي يتلقاها السكان نتيجة حادثة تشيرنوبيل والضرر الناجم عن هذه الجرعات اختلافًا كبيرًا بين المؤلفين المختلفين. في عام 1988 ، اعتمدت وزارة الصحة معيار "الحد الأقصى للجرعة الفردية مدى الحياة ، الذي تم تحديده للسكان ، والمناطق الخاضعة للرقابة في جمهورية روسيا الاتحادية الاشتراكية السوفياتية ، و BSSR ، وجمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية ، المعرضة للتلوث الإشعاعي نتيجة لحادث تشيرنوبيل" ، أي ما يعادل 35 ريم. إذا كانت الجرعة أعلى ، فيجب إعادة توطين الناس في مناطق نظيفة. ومع ذلك ، فقد تحول هذا الحد ، وهو معيار لإعادة التوطين ، إلى حد أعلى للمخاطر المقبولة ، وبموجبه لم تتم إعادة توطين السكان الذين يتلقون أقل من 35 ريمًا في الحياة وتم ضمان العيش الآمن لهم. في الوقت نفسه ، إذا انطلقنا من المفهوم غير الحدي لاعتماد التأثيرات الوراثية العشوائية على جرعة الإشعاع ، فمن الخطأ اعتبار العيش في المناطق الملوثة آمنًا للصحة. تم التوصل إلى استنتاج حول سلامة جرعة 35 ريم على أساس المعلومات الواردة قبل عام 1988. علاوة على ذلك ، هناك رأي مفاده أنه لا يوجد نظام علمي للآراء فيما يتعلق بسلامة جرعة 35 ريم. لا يوجد سوى قرار مقصود للمساواة بين السكان الذين يعيشون في المناطق المتضررة والأشخاص الذين يعيشون بالقرب من محطة الطاقة النووية ، والذين تم تحديد جرعة 0.5 ريم لهم. ضرب هذه القيمة في 70 سنة (متوسط العمر المتوقع) ، وتم الحصول على قيمة 35 rem. في العقد الماضي ، تشير البيانات الوبائية وقياس الجرعات الأكثر دقة من اللجنة الدولية للحماية الإشعاعية (ICRP) إلى أن خطر الإصابة بالأورام الخبيثة بمفهوم 35 ريم قد تم التقليل من شأنه بمقدار 2-4 مرات. بالإضافة إلى ذلك ، مع العمل المشترك للإشعاع وعوامل معينة ذات طبيعة فيزيائية وكيميائية ، يمكن أن يزيد خطر الإصابة بالأمراض الخبيثة والتأثيرات الطفرية عشرة أضعاف.

إذا انطلقنا من الجرعة التي كانت قبل كارثة تشيرنوبيل ، وهي 100 مريم (أو 7 ريم لكل حياة) ، فسيتعين إعادة توطين أكثر من 1.5 مليون شخص في أوكرانيا وبيلاروسيا وروسيا.

1.1.3. التلوث البيئي بالمجالات الكهرومغناطيسية

يتعرض الشخص بشكل شبه دائم للمجالات المغناطيسية والكهرومغناطيسية فيما يتعلق باستخدام العديد من الآلات والأجهزة المستخدمة في النقل والصناعة وفي المنزل. متوسط مستوى كثافة تدفق الطاقة التي يتعرض لها السكان هو 0.005 ميكرون / سم 2. في التصنيع ، المستويات أعلى من ذلك بكثير. يمكن أن تصل مستويات شدة المجال الكهربائي في المحطات الفرعية إلى 20 كيلو فولت / م 2 ، تحت خطوط الكهرباء - 10 كيلو فولت / م 2. تعمل المجالات الكهرومغناطيسية على الآليات التنظيمية على جميع مستويات تنظيم الكائنات الحية ، بما في ذلك الجزيئية وداخل الخلايا وبين الخلايا. من الممكن أن تكون إحدى هذه الآليات هي التمثيل الغذائي للكهرباء. يحدث تأثير المجالات الكهرومغناطيسية على الهياكل البيولوجية فجأة (خاصة في الظروف التكنولوجية) ، وتعتمد شدة استجابة الجسم إلى حد كبير على خصائصه الفردية. إذا تمكن الكائن الحي السليم من الحفاظ على التوازن ، فيمكن أن تحدث تغييرات مكثفة في جسم مريض يمكن أن يؤدي به إلى حالة مرضية. أظهر المؤلفون أنه في أيام الاضطرابات المغناطيسية الأرضية ، هناك زيادة ذات دلالة إحصائية في محتوى الصوديوم والبوتاسيوم في الدم الكامل مقارنة بمستواها في الأيام الهادئة مغناطيسيًا (C = 0). في كريات الدم الحمراء للأشخاص الأصحاء خلال أيام الاضطرابات المغناطيسية الأرضية ، هناك زيادة كبيرة في تركيز الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم ، وكذلك انخفاض في تركيز هذه العناصر في البلازما.

يمكن أن تؤثر المصادر التكنولوجية للحقول الكهرومغناطيسية على المعلمات الفسيولوجية للجسم. لذلك ، لوحظ حدوث انتهاكات لتكوين الدم لدى الأشخاص على مسافة 300 متر من خطوط الطاقة عالية الجهد. لوحظت حالات سرطان الدم عندما عاش الناس على بعد 40 مترًا من هذه السلالات. من الناحية العملية ، تحت خط الجهد العالي ، يتم تحديد شدة المجال على مسافة 1 متر من الأرض. المجال الكهربائي الأقصى على الأرض تحت خط جهد عالي 380 كيلو واط يتراوح من 10 إلى 15 كيلو واط / م. في جسم الإنسان ، يستحث مثل هذا المجال الكهربائي تيارًا من 0.15 إلى 0.23 مللي أمبير ، وهو أقل من عتبة الإحساس البشري بالتيار - 0.36 مللي أمبير (أقل من 50 ٪ من السكان). ومع ذلك ، يمكن لبعض الناس الشعور بالمجالات الكهربائية من 1 إلى 5 كيلو واط / م. تتميز الحقول المغناطيسية الواقعة تحت خط الجهد العالي 380 كيلو وات بتحريض مغناطيسي قدره 0.055-0.5 طن متري ، وهو أقل بكثير من حد التأثيرات الضارة على الإنسان (5-60 طن متري ، 1-2 تسلا). على أساس يومي ، يختبر الشخص مجالات مغناطيسية أقوى من المجال المغناطيسي تحت خط الجهد العالي. يتم التخلص عمليًا من المخاطر الصحية من المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، والتي تسببها الهياكل من حولنا ووسائل النقل والأجهزة المنزلية. حدود المجال الكهربائي ، مع البقاء لفترة طويلة ، هي كما يلي: للسكان - حوالي 10 كيلو واط / م ؛ للعاملين في هياكل الجهد العالي - حوالي 20 كيلو واط / م.

في البشر ، يمكن أن تسبب المجالات الكهربائية عالية التردد انتهاكًا للتنظيم الحراري ، وتطور إعتام عدسة العين ، والصداع ، والتهيج ، واضطراب النوم. إن وحدة تأثير إشعاع الميكروويف على جسم الإنسان هي "معدلات الامتصاص المحددة" (SAR) ، والتي تساوي عدديًا طاقة الإشعاع الممتص لكل جرام (أحيانًا كيلوجرام) من الأنسجة البيولوجية. عند امتصاص وحدة من الإشعاع لمدة 20 دقيقة ، تسخن الأنسجة بمقدار درجة واحدة. يتم تعويض التدفئة بشكل كافٍ (أو غير كافٍ) من خلال عمليات التبادل.

يمكن للمجالات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد أن تقلل من ضغط الدم ، وتقلل من معدل ضربات القلب ، وتسبب عدم انتظام دقات القلب ، والتغيرات الدموية ، وتغيرات تخطيط القلب ، وزيادة التعب. يصاحب حركة الدم عبر الأوعية الموجودة في المجال المغناطيسي ظهور تيار كهربائي في أنسجة الجهاز القلبي الوعائي. عند كثافة تيار كهربائي تصل إلى 10 مللي أمبير / م 2 لا توجد تأثيرات بيولوجية ملحوظة. في النطاق من 10-100 مللي أمبير / م 2 ، والذي قد يتوافق مع وجود شخص في مجال مغناطيسي من 5-50 طن متري ، يُلاحظ ظهور الفوسفين. عند كثافة تيار كهربائي أعلى من 1000 مللي أمبير / م 2 (500 مللي متر) ، هناك تهديد حقيقي للحياة مرتبط بتطور الرجفان القلبي. تقوم الحقول الكهرومغناطيسية بتردد 60 هرتز بقمع نشاط الخلايا اللمفاوية التائية. في الوقت نفسه ، يتم التعبير عن رأي مفاده أنه مع التأثير المباشر للمجالات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد على الشخص ، فإن كثافة التيارات الناشئة في جسمه هي ترتيب من حيث الحجم أقل من عتبات الفعل الخطير التي حددها علماء الفسيولوجيا. لذلك ، يعتقد المؤلف أنه ليس من الممكن بعد استخلاص استنتاجات مقنعة حول التأثير الممرض لهذه الحقول.

نظرت المراجعة في المشكلات المرتبطة باستخدام وتأثير الإشعاع الكهرومغناطيسي على الأجسام البيولوجية بتردد 300 كيلو هرتز -300 جيجا هرتز. لتوحيد تقييمات التأثير للترددات التي تزيد عن 300 ميجاهرتز ، يوصي المؤلفون باستخدام وحدات كثافة الطاقة ، للترددات من 300 كيلو هرتز إلى 300 جيجا هرتز - وحدات المجالات الكهربائية والمغناطيسية. معدل الامتصاص المحدد ووقت التعرض من خصائص الجسم المشع. بالنسبة للبشر ، تم تسجيل الحد الأقصى لمعدل الامتصاص النوعي عند 70 ميجاهرتز (لأحجام الجسم الطبيعية). في ظل الظروف القاسية ، يكون معدل الامتصاص المحدد من 1-4 فولت / كجم وتردد التعرض 70 ميجا هرتز مصحوبًا بزيادة في درجة حرارة سطح الجسم بمقدار 2 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. التنبيه المغناطيسي ، كواحد من أمثلة التأثيرات غير الحرارية على الأنسجة العصبية والعضلية. تم تسجيل الاستجابات لتأثير الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد 300 كيلو هرتز - 300 جيجا هرتز على مستوى التفاعلات السلوكية وتحولات الغدد الصماء على المستويات الخلوية وتحت الخلوية والجزيئية.

توجد تيارات كهربائية متناوبة بتردد 50 و 60 هرتز باستمرار في البيئة البشرية. تسبب المجالات الكهرومغناطيسية المتغيرة (VEM) المتولدة من هذه التيارات تيارات كهربائية ضعيفة في جسم الإنسان. أظهرت العديد من الدراسات أن PMPs لها تأثيرات ضعيفة مختلفة على الجسم: فهي تعطل إيقاعات الساعة البيولوجية ، وتغير مستويات تكاثر الخلايا ، وتثبط وظائف الخلايا الليمفاوية ، وتعديل نشاط الإنزيمات ، وتغير وظائف أغشية الخلايا. يمكن أن تكون كل هذه التغييرات من المتطلبات الأساسية لظهور الأورام. لقد ثبت أن الأشخاص المرتبطين مهنيًا بمستويات عالية من PMP لديهم مخاطر متزايدة بنسبة 20 ٪ من سرطان الدم. الأطفال الذين يعيشون بالقرب من خطوط الكهرباء هم أيضًا أكثر عرضة للإصابة بها. في الوقت نفسه ، فإن الدراسات الوبائية متناقضة ولا تثبت بوضوح الدور المسبب للمرض من UMP في تطور الأورام لدى البشر.

عند إجراء الفحوصات العلاجية والعصبية لمدة 4 سنوات (1982-1985) لموظفي محطات التوزيع العاملة في مجال كهربائي بقوة 400 و 220 كيلو فولت ، تبين أن لديهم متلازمة عصبية وتغيرات طفيفة في مخطط كهربية الدماغ إلى حد ما أكثر من غيرهم من السكان المجموعات. لم يختلف معدل توصيل النبضات العصبية على طول الأعصاب الحركية الطرفية عن القاعدة. عند فحص أجهزة التحكم من الذكور في معدات الموجة القصيرة (3-30 ميجاهرتز) الذين تتراوح أعمارهم بين 20 إلى 50 عامًا ولديهم خبرة في العمل من 2 إلى 30 عامًا ، تبين أن التأثيرات البيولوجية للموجات الكهرومغناطيسية المعدلة على دماغ العمال تبدأ في الظهور بعد المزيد أكثر من 10 سنوات من الخبرة في العمل. حدث تكيف الأشخاص مع التعرض لموجات الراديو على خلفية النشاط العالي لنصف الكرة الأيمن. لم تختلف معلمات السعة والتردد للنشاط الكهربائي الحيوي لدماغ المجموعات الرئيسية والضابطة ، ومع ذلك ، مع زيادة الاتصال المهني مع موجات الراديو ، انخفض النشاط الوظيفي لهياكل نصف الكرة الأيمن ، مما يشير إلى انخفاض في الاحتياطيات التكيفية للدماغ.

تشير نتائج البحث إلى وجود تأثير قوي للإشعاع الكهرومغناطيسي من الهواتف المحمولة على أنسجة المخ. يمكن لإشعاع الراديو والميكروويف منخفض الطاقة تغيير العمليات الكيميائية الحيوية داخل الخلايا. يمكن أن يسبب هذا تغيرات في أنسجة ووظائف الدماغ ، والتي تكون في بعض الحالات مراحل أولية من التسرطن وإضعاف المناعة العامة للجسم. توصي المنظمات الأوروبية بحد أقصى لمعدل الامتصاص النوعي للهواتف المحمولة (انظر أعلاه) يبلغ 2 ميجاوات / جرام.

تمت دراسة تأثير الإشعاع من عروض الفيديو على وتيرة الإجهاض التلقائي عند النساء. وبلغت العينة الإجمالية 214108 امرأة تتراوح أعمارهن بين 15 و 44 سنة ، وبلغ عدد حالات الحمل 24362 ، منهن 2248 أي بنسبة 9.2٪ انتهت بالإجهاض التلقائي. لم يجد المؤلفون أي تأثير للعمل مع عروض الفيديو على وتيرة الإجهاض التلقائي.

الحد الأقصى لمستوى التعرض المسموح به في نطاق التردد العالي هو 20 فولت / م. عند فحص 80 عاملاً في المؤسسة ، في العملية التكنولوجية التي استخدمت فيها التيارات عالية التردد ، تم تحديد زيادة قدرها 5-7 أضعاف عن المستوى المسموح به. أظهر غالبية العمال الذين كانوا ضمن نطاق التيارات عالية التردد خلل التوتر العصبي في الدورة الدموية بدرجات متفاوتة من الشدة.

كانت نتائج دراسات النشاط البيولوجي للمجالات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المنخفضة والمنخفضة جدًا في بداية التسعينيات متناقضة للغاية. يلاحظ عدد من الأعمال عدم وجود ضرر محدد من المجالات الكهربائية والمغناطيسية للترددات الصناعية (انظر ، على سبيل المثال ،). في الوقت نفسه ، كانت البيانات المتراكمة في بداية التسعينيات كافية لإثبات وجود علاقة موثوقة بين التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المنخفضة للغاية وتطور السرطان لدى البشر. تظهر المراجعات أنه بالنسبة للأشخاص المرتبطين مهنيًا بالمعدات الكهربائية ، فإن خطر الوفاة من سرطان الدم الحاد يزيد بمقدار 2.6 مرة ؛ في الأشخاص المعرضين للإشعاع غير المؤين ، يزداد خطر الإصابة بالسرطان بمقدار 4 مرات ؛ 10 إلى 15٪ من سرطانات الأطفال مرتبطة بالمجالات الكهربائية في المنزل. يؤدي استخدام البطانيات التي يتم تسخينها بالكهرباء في الشتاء إلى زيادة حالات الإجهاض لدى النساء مقارنة بأشهر الصيف.

تظهر الحاجة إلى تحديد القيم القصوى المسموح بها لقوة المجالات الكهربائية والمغناطيسية والكهرومغناطيسية التي تعمل على الشخص ، والأساليب المنهجية لحل هذه المشكلة في العديد من الأعمال. لإثبات المعايير الصحية للطاقة الكهرومغناطيسية المتباينة حسب مدى التردد للسكان الذين يعيشون في مواقع محطات الإرسال التليفزيوني ، أجريت دراسة على الفئران البيضاء للتأثيرات البيولوجية للطاقة الكهرومغناطيسية عالية التردد. كان مستوى شدة المجال الكهرومغناطيسي في التجربة 96 و 82 و 48 و 14 فولت / م. كانت المدة الإجمالية للتعرض للمجال الكهرومغناطيسي 120 يومًا. نتيجة التجربة ، تبين أن أقصى شدة مجال غير نشط بتردد 80 و 202 ميجاهرتز للفئران هي 20.2 و 8.4 فولت / م ، على التوالي.

يتم تحديد مستويات التعرض المسموح به في القوة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بواسطة GOST 12.1.006-76 "المجالات الكهرومغناطيسية للترددات الراديوية. متطلبات السلامة العامة ". المعلمات المقيسة في نطاق التردد 60 كيلو هرتز -300 ميجاهرتز هي الكثافة ه و ح حقل كهرومغناطيسي. ويفسر ذلك حقيقة أن منطقة الاستقراء تمتد لمسافات كبيرة حول المصدر. ص < или = λ/6), в которой человек находится под воздействием практически независимых друг от друга электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля. В диапазоне 300 МГц-300 ГГц нормируется плотность потока энергии (ППЭ) (Вт/м), так как зона индукции находится у самого источника (длина волны, им излучаемая, очень маленькая), поэтому человек около такого источника находится в зоне излучения, поле в которой сформировано и определяется в основном плотностью потока энергии.

يتم تقنين المجالات المغناطيسية الدائمة وفقًا لـ SN 1748-72 "المستويات القصوى المسموح بها لشدة المجال المغناطيسي الدائم في مكان العمل عند العمل مع الأجهزة المغناطيسية والمواد المغناطيسية". وفقًا لـ GOST 12.1.002-75 "المجالات الكهربائية لتيارات التردد الصناعي بجهد 400 كيلو فولت وما فوق. متطلبات السلامة العامة "يتم تنظيم التعرض لمجال كهربائي من خلال كل من حجم الشدة ومدة الإجراء.

يُعتقد أن خطوط الكهرباء بجهد 420 كيلوفولت لا تشكل خطورة على صحة الأشخاص الذين يعيشون بالقرب منها. الحقول الكهربائية حتى 20 كيلو فولت / م 2 والمجالات المغناطيسية حتى 0.3 تسلا تشكل خطراً على الصحة في حالة تأثيرها المنعزل أو المشترك على الشخص. بالنسبة للمجالات المغناطيسية الثابتة ، يوصى بتحديد الجرعة إلى 0.2 T لمدة 60 دقيقة و 0.02 T لفترة أطول. بناءً على بيانات بحثه الخاص ، وكذلك على النتائج المنشورة لباحثين آخرين ، توصل R. Howf إلى استنتاج مفاده أن المجالات الكهربائية التي تصل إلى 20 كيلو فولت / م 2 والمجالات المغناطيسية حتى 5 طن متري ليس لها أي تأثير على صحة الإنسان ورفاهه. في الوقت نفسه ، يتم التأكيد على أن أحجام المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي يواجهها الشخص أثناء نشاط العمل أقل بكثير مما سبق. وفقًا لمعايير جمهورية ألمانيا الفيدرالية ، التي تمت الموافقة عليها في عام 1986 ، فإن الجهد البالغ 20 كيلو فولت / م 2 والحث 5 طن متري مسموح بهما على المدى الطويل ، والقيم قصيرة الأجل تزيد بنسبة 50٪ .

تستند المعايير المذكورة أعلاه إلى تحليلات المعلمات الفسيولوجية البحتة ولا تأخذ في الاعتبار على الإطلاق العواقب الوراثية المحتملة للتعرض للمجالات الكهرومغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجميع كل هذه المعايير في تحليل التأثيرات الفسيولوجية للعمل المعزول للمجالات الكهرومغناطيسية. ومع ذلك ، في البيئة البشرية ، بالإضافة إلى المجالات الكهرومغناطيسية ، يوجد في الوقت نفسه عدد كبير من العوامل الفيزيائية والكيميائية الأخرى ، في التفاعل الذي يمكن أن يتجلى فيه التأثير التآزري لبعضها. لم تؤخذ هذه التأثيرات التآزرية المحتملة في الاعتبار من خلال المعايير الصحية.

مع الأخذ في الاعتبار الانتشار الواسع لـ AMF ، فإن تأثيرها على الكائنات الحية يتطلب مزيدًا من الدراسة.

التلوث التكنولوجي للبيئة

جميع أجزاء المحيط الحيوي (الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري) ملوثة بنشاط بمواد مختلفة ومركباتها.

الغلاف الجوي.هذا خليط من الغازات التي لا تتفاعل في ظل الظروف الطبيعية العادية. يظل تكوين الغلاف الجوي بالقرب من سطح الأرض (حتى ارتفاعات حوالي 50 كم) ثابتًا: نيتروجين - 78.08٪ ، أكسجين - 20.95٪ ، أرجون - 0.9٪ ، في أجزاء صغيرة من النسبة المئوية - ثاني أكسيد الكربون ، والهيليوم وغازات أخرى . يحتل الأوزون (2 ... 7) 10 ~ ب٪ مكانة خاصة بين الشوائب الصغيرة. إنه يمتص بقوة الأشعة فوق البنفسجية للشمس ، والتي لها نشاط بيولوجي كبير ، ولها تأثير ضار على الحياة العضوية ككل ، عند الشدة العالية. تتركز الكتلة الرئيسية للأوزون في طبقة الغلاف الجوي من 15-55 كم مع أقصى تركيز على ارتفاعات 20-25 كم.

يتم دائمًا فرض التركيب الكيميائي القياسي للغلاف الجوي مع قدر من الشوائب ذات الأصل الطبيعي. تشمل الشوائب المنبعثة من المصادر الطبيعية ما يلي:

الغبار (من أصل بركاني ، نباتي ، كوني ؛ ينطلق أثناء تجوية التربة والصخور ؛ جزيئات ملح البحر التي تدخل الكتل الهوائية أثناء موجات البحار والمحيطات). على سبيل المثال ، أثناء تجوية الصخور الرسوبية والبركانية ، يدخل 3.5 ألف طن من الزئبق إلى الغلاف الجوي سنويًا ؛

الدخان والغازات المنبعثة من حرائق الغابات والسهوب والغازات البركانية ؛

منتجات من أصل نباتي وحيواني.

كل هذه المصادر لها طابع قصير المدى ويتم توزيعها مكانيًا محليًا.

مستوى تلوث الغلاف الجوي بالشوائب الطبيعية هو الخلفية له ("الخلفية الكيميائية") ولا يتغير إلا قليلاً مع مرور الوقت.

تحدد حالة الغلاف الجوي وتكوينه إلى حد كبير شدة الإشعاع الشمسي على سطح الأرض. يؤثر دور الغربلة للغلاف الجوي في عملية نقل الطاقة الحرارية من الشمس إلى الأرض ومن الأرض إلى الفضاء على متوسط درجة حرارة الغلاف الحيوي ، والذي يبلغ حوالي + 15 درجة مئوية.

ينتقل الجزء الرئيسي من الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض كإشعاع مرئي وينعكس من سطح الأرض في شكل إشعاع الأشعة تحت الحمراء (حراري). لذلك ، فإن نسبة الطاقة المشعة المنعكسة التي يمتصها الغلاف الجوي تعتمد على تكوين الغاز ومحتوى الغبار. كلما زاد تركيز غازات الشوائب والغبار ، قل انعكاس الإشعاع الشمسي في الفضاء الخارجي وزادت الطاقة الحرارية المتبقية في الغلاف الجوي (تأثير الاحتباس الحراري).

كما تظهر الحسابات والقياسات ، تؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض إلى زيادة طفيفة في درجة الحرارة بالقرب من سطحه: بمقدار +0.05 و +0.17 و +0.46 درجة مئوية على التوالي.

في الأعوام 1978 و 2000 و 2025 ، مما يؤثر بشكل كبير على تغير المناخ.

ملوثات الهواء الرئيسية هي المركبات ، والمعادن ، والطاقة الحرارية ، والصناعات الكيماوية ، وإنتاج مواد البناء ، والتي تمثل 30 و 26 و 25 و 8 و 6٪ من الانبعاثات على التوالي.

وهكذا ، فقط أثناء احتراق الوقود الهيدروكربوني ، يتم إطلاق حوالي 400 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين سنويًا في الغلاف الجوي للكوكب (أو 70 كجم لكل ساكن على الأرض). في الوقت نفسه ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن احتياجات البشرية في ناقلات الطاقة تتزايد بمعدل 3-4 ٪ سنويًا ، أي يتضاعف كل 20-30 سنة.

يمكن اعتبار التلوث الكيميائي المتزايد للحوض الجوي للمدن الكبرى حالة طوارئ بيئية. لذلك ، بمتوسط عدد الأميال السنوي للسيارة حوالي 15000 كم ، فإنها تستهلك حوالي 4350 كجم من الأكسجين وينبعث منها 3250 كجم من ثاني أكسيد الكربون ، و 530 كجم من أول أكسيد الكربون وحوالي 1 كجم من الرصاص في الغلاف الجوي.

ندرج المواد الأكثر شيوعًا التي تلوث الغلاف الجوي: ثاني أكسيد الكبريت (SO 2) - 17.5٪ ، أكاسيد الكربون (CO ، CO 2) - 15٪ ، أكاسيد النيتروجين (NO ، NO 2) - 14.5٪ ، الشوائب الصلبة (الغبار ، السخام ) - 14.5٪.

ثبت أن الغبار ينبعث سنويًا في الغلاف الجوي ، مليون طن: عند حرق الفحم - 93.6 ، عند إنتاج الأسمنت - 53.4 ، بواسطة المؤسسات المعدنية - 26.7.

تتغلغل معظم شوائب الهواء في الغلاف الجوي في المدن إلى المباني السكنية وغيرها. في الصيف (مع النوافذ المفتوحة) ، يتوافق تكوين الهواء في الغرفة مع الغلاف الجوي بنسبة 90 ٪ ، في الشتاء - بنسبة 50 ٪.

الفريونات - غازات أو سوائل متطايرة تحتوي على الفلور والكلور - لها تأثير كبير على طبقة الأوزون. تبلغ مدة "حياتها" في الغلاف الجوي حوالي 100 عام ، مما يؤدي إلى تراكم الشوائب في طبقة الأوزون. مصادر الفريون: وحدات التبريد في حالة انتهاك ضيق الدائرة الحرارية ، علب الرش المنزلية لرش المواد المختلفة ، إلخ.

نتيجة للتأثير التكنولوجي على الغلاف الجوي ، من الممكن حدوث ما يلي:

تجاوز التراكيز المسموح بها للشوائب الضارة في المدن والبلدات ؛

الضباب الدخاني والأمطار الحمضية

ظهور ظاهرة الاحتباس الحراري والتي تساهم في زيادة متوسط درجة حرارة سطح الأرض.

المحيط المائي.الأرض ما يقرب من ثلاثة أرباع مغطاة بالماء. اعتمادًا على تركيز الأملاح ، يتم تقسيم المياه الطبيعية إلى مياه عذبة (تركيز الملح لا يزيد عن 1 جم / لتر) ومياه البحر.

إشارة. تشكل المياه العذبة حوالي 3٪ من الكتلة الكلية للمياه ، مع 2٪ محاطة بجليد يصعب الوصول إليه.

الأكثر ملاءمة للاستخدام هي مياه الأنهار والبحيرات. كقاعدة عامة ، يتم تمعدنها بدرجة أو بأخرى ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم وما إلى ذلك ، القابلة للذوبان فيها.

مياه البحر هي نفسها كيميائيا داخل المحيطات. متوسط تركيز الملح فيه هو

3.5٪ ، وعلى عكس المياه العذبة ، فإن الأملاح يتم تمثيلها أساسًا بالكلوريدات.

من السمات المميزة للتلوث التكنولوجي للبيئة الطبيعية الدخول إليها من الغلاف التقني للملوثات الغازية والهباء الجوي والصلبة والسائلة غير المعتادة بالنسبة لها.

الملوثات الرئيسية للغلاف المائي هي: النفايات السائلة المنزلية والصناعية من المرافق العامة والأغذية والصناعات الطبية ولب الورق والصناعات الورقية ؛ الزراعة (يتم غسل حوالي 1000 UZ من الأسمدة المطبقة على التربة في الأنهار والبحيرات) ؛ النقل البحري (أولاً وقبل كل شيء ، النفط من الناقلات - يذهب حوالي 0.1 ٪ من نقل النفط السنوي إلى البحر).

في كل عام ، يدخل 26.5 مليون طن من المنتجات النفطية (أي ما يقرب من 1٪ من إنتاجها) ، و 0.46 مليون طن من الفينولات ، و 5.5 مليون طن من نفايات إنتاج الألياف الاصطناعية ، و 0.17 مليون طن من المخلفات العضوية النباتية إلى الغلاف المائي من الجريان السطحي العالمي. .

يؤدي تأثير الغلاف الجوي على الغلاف المائي إلى النتائج السلبية التالية:

تتناقص احتياطيات مياه الشرب ذات المحتوى المقبول من الشوائب ؛

تتغير حالة وتطور النباتات والحيوانات في المحيطات والبحار والأنهار والبحيرات ؛

يتم تعطيل الدورة الطبيعية للعديد من المواد في المحيط الحيوي.

ينتج تلوث الأرض في المقام الأول عن الإنتاج الزراعي (الأسمدة والمبيدات). قد يؤدي إلى:

لتقليص الأراضي الصالحة للزراعة وتقليل خصوبتها ؛

تشبع النباتات بمواد ضارة ، مما يؤدي حتما إلى تلوث المنتجات الغذائية (في الوقت الحاضر ، ما يصل إلى 70 ٪ من الآثار الضارة على الإنسان تأتي من المنتجات الغذائية) ؛

خلل في النظم البيئية نتيجة موت الحشرات والطيور والحيوانات وبعض الأنواع النباتية.

في منطقة معينة ، يتشكل تلوث الهواء ، يليه تلوث المياه والتربة ، بسبب المكونات الثلاثة التالية:

عالميًا ، بسبب وجود العديد من مصادر التلوث الصناعي على الأرض وانتقالها عبر الحدود لمسافات طويلة ؛

إقليمي ، متعلق بالانبعاثات في منطقة صناعية معينة ؛

محلي (محلي) ، بسبب انبعاثات كائن معين في منطقة معينة.

مع النقل بعيد المدى ، تكون سرعة انتشار الكتل الهوائية عادة مئات الكيلومترات في اليوم. لذلك ، يمكن فقط لتلك المواد الكيميائية التي يتجاوز عمرها في الغلاف الجوي 12 ساعة أن تنتشر لمسافات طويلة.للتراكم الملحوظ للمواد الضارة (القادمة من الغلاف الجوي) في التربة والمياه ، يجب أن يكون عمرها في هذه الوسائط سنة على الأقل. تشمل الشوائب طويلة العمر ثاني أكسيد الكربون والفريونات وعدد من الشوائب الأخرى. عمر النظام عشرة أيام أو أقل به أكاسيد الكبريت والنيتروجين.

لضمان متطلبات السلامة البيئية ، يتم تنظيم محتوى المجموعة الكاملة من المواد الكيميائية التي يتم إطلاقها في البيئة بشكل صارم. لهذه الأغراض ، تم استخدام مؤشرين كميين رئيسيين:

أقصى تركيز مسموح به (MAC) ؛

أقصى انبعاث مسموح به (MAE).

التركيز الأقصى المسموح به -التركيز الأقصى (كتلة النجاسة (جم) لكل وحدة حجم (لتر) من الهواء أو الماء أو كتلة (كجم) من التربة) ، والتي ليس لها تأثير ضار مباشر أو غير مباشر على الإنسان ونسله وظروف المعيشة الصحية. في الوقت الحاضر ، تم إنشاء دول البحر المتوسط الشريكة للفرد العادي للبيئة الجوية للمؤسسات وأجواء المدن والمستوطنات الأخرى ولمياه الخزانات المفتوحة. تم إنشاء MPCs في التربة لمحتوى مبيدات الآفات والمعادن الثقيلة والمركبات العضوية. يتم حساب متوسط MPC اليومي على مدى فترة زمنية طويلة تصل إلى عام. يتم حساب هذه البلدان المتوسطية الشريكة مع الأخذ في الاعتبار المكونات العالمية والإقليمية للخلفية الكيميائية التكنولوجية.

اعتمادًا على معايير دول البحر المتوسط الشريكة ، يتم تقسيم مصادر المياه إلى فئتين: مصادر للأغراض المنزلية والشرب ، بما في ذلك إمدادات المياه لمؤسسات صناعة الأغذية ، والخزانات داخل حدود المستوطنات ، وكذلك للسباحة والرياضة والاستجمام.

يتم تنظيم المتطلبات الصحية للشرب المنزلي ، ومصادر المياه السمكية ، وكذلك متطلبات مياه الشرب من خلال المعايير والقواعد الصحية ذات الصلة.

لغرض التحكم العملي في دخول المواد الضارة إلى البيئة من مصدر الانبعاثات ، يتم حساب الحد الأقصى المسموح به من المواد الضارة على أساس MACs المعمول بها. تم إنشاء MPE لكل مصدر ثابت ومتحرك من خلال الوثائق التنظيمية ذات الصلة (على سبيل المثال ، "المعايير الصحية لتصميم المؤسسات الصناعية" SN-245-71).

ماذا تقرأ

كيف تتذكر الناس؟ طرق فعالة. تذكر الوجوه إذا كنت تريد أن تتذكرها كيفية تحسين ذاكرتك: تذكر الوجوه والأسماء بشكل فعال ، يجب أن أعترف أنني لست دائمًا ...

Windows: تسجيل دخول تلقائي (تسجيل دخول تلقائي) إذا كنت تقوم بتشغيل Windows 7 على جهاز الكمبيوتر الشخصي الخاص بك ، فغالبًا ما تحتاج إلى تأكيد تسجيل الدخول الخاص بك (عن طريق ...

أحجام الصور القياسية الصورة هي لحظة واحدة من الحياة تبقى في الذاكرة لسنوات عديدة. بغض النظر عما يحدث ، ولكن عندما تأخذ ...

الفصل السادس. التلوث البيئي التكنولوجي

الفصل السادس. التلوث البيئي التكنولوجي

1.1.1. التلوث البيئي بالمعادن الثقيلة

1.1.2. التلوث البيئي بالنويدات المشعة

1.1.3. التلوث البيئي بالمجالات الكهرومغناطيسية

التلوث التكنولوجي للبيئة

ماذا تقرأ

الملاحظات الأخيرة

فئات